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第630章 领先时代 世界第一款晶体管计算机（第2页）

“大家对这东西很陌生，想要搞清楚它的作用，我觉得还是从头说起。”

他转身在黑板上书写，边写边说。

“大家都知道，我想要创造出一种代替人类快速计算的设备。为此，我在武汉的时候，就进行了科学计算器的研究。这种加法计算器，还无法代替人脑，甚至比人脑的运算速度要慢，并不是我想要的结果。因此，我的想法是，大幅提高运算效率。这就涉及了一个全新的领域。”

黑板上画下一个简陋的电子管符号，又在旁边标注“核心逻辑部件”。

方文转身。

“要实现‘代替人脑快速计算’，首先得解决两个核心问题——怎么用机器‘判断’，也就是逻辑运算，怎么让机器‘记住’，也就是数据存储。目前，我们泰山的科学加数计算器，美国的约翰文森特阿塔纳索夫与约翰贝瑞制造的16位加数器，还有德国的康拉德楚泽与施雷尔研发的z1和z2机械存储事计算器。都没法解决这些问题，只能充当类似于算盘的作用。那并不是我想要的。“

他指向黑板上的电子管符号：“这是电子管，给它通上电，灯丝发热就能让电子穿过真空腔，相当于‘导通’；切断电流，电子无法流动，就是‘截止’。这两种状态，恰好能对应数学里的‘1’和‘0’——二进制，这是机器的语言。”

台下的姜文瑾眉头微蹙，提出问题：“用电子管做逻辑运算？可电子管体积不小，要完成复杂计算，得用多少个？”

“问得好。”方文又在黑板上画下“运算器”“控制器”“存储器”三个方框，用箭头连接，“这就是我以前设想的计算机基本架构：运算器负责加减乘除，靠大量电子管组成的逻辑电路实现——比如两个电子管配合，就能完成‘与’逻辑；三个电子管组合，能实现‘或非’逻辑，这些基础逻辑电路迭加，就能处理复杂数学运算。”

他顿了顿，走到讲台边拿起那块铁氧体磁芯板：“但光有运算还不够，机器得‘记住’计算过程中的数据和指令，不然算到一半就忘了前面的结果，怎么继续？这就需要储存装置。目前，在这方面，各国的研究者还停留在通过打孔带来储存资料，那样的方式太落后，也无法存储大量数据。因此有人提出，用汞延迟线、或者磁鼓来作为存储设备。”

说到这里，方文停顿下来。

他看着会议室中的与会者。

“你们觉得这种电子管计算机可以吗？”

柏则善算得上电子管方面的专家，他出声道：“我觉得，如果用电子管来做计算机，那将是巨大的能量消耗。单个电子管工作时需消耗数瓦电力，1万个电子管总功耗可达数百千瓦，还会伴生大量的热能，需配备大型散热风扇甚至水冷系统，否则电子管会因过热烧毁。这种设备必然非常庞大，除了快速计算外，好像没有什么用吧？”

方文点头：“是的，配备了存储器，这种电子管计算机，将运算能力提升到非常快的程度，但我想要的并不止这些。我们是这个世界唯一掌握半导体技术的组织，自然不会再用被我们淘汰的电子管技术，因此，我要做的是直接跳过电子管计算机，去做半导体计算机。”

说着，他拿起那个铁氧体磁芯板

“这个磁芯板，就是半导体计算机的‘存储器’。刚才技术人员说每个磁芯都是单独的，也就是说，每个磁芯都代表独立的物理地址。如果将数据存储在磁芯中，就能实现存储功能。怎么做呢？其实就是通过电流改变磁芯的磁化方向：顺时针是‘1’，逆时针是‘0’，成千上万的磁芯组成网格，就能存储海量二进制数据。而我们的半导体集成技术，可以将原本需要的大量电子管变成集成电路板，体积和能耗都会大幅降低。”

说到这里，方文将磁芯板举到灯光下，细金线编织的网格在光线下泛着微光。

“但光有存储器不够，运算部件必须跟上。”他转身在黑板上“电子管”符号旁画了个微小的矩形，标注“半导体晶体管”：“柏则善，你们半导体厂做出的晶体管，体积只有电子管的百分之一，功耗更是千分之一。如果用晶体管替代电子管做逻辑电路，运算器的体积能从一张桌子缩小到一个木箱，功耗从数百千瓦降到几十瓦，这才是半导体计算机的核心优势。”

会议到此，大家围绕着如何实现这种新设备展开了讨论。

方文在讨论中，一点点将自己掌握的相关理论知识倒出来。

但光有理论可不行，必须通过不断的科研实践，才能排除各种问题，实现晶体管计算机技术。

从芷江机场回来后，方文开了一场科研会，便全身心投入了晶体管计算机的研发中。

首先是存储架构设计。

磁芯存储器由大量的铁氧体磁芯组成，这些磁芯通过细导线交叉编织成网格阵列，每个磁芯位于两根导线（x线和y线）的交叉点，形成唯一的地址。

在晶体管计算机中，需要设计相应的电路来控制这些x线和y线的电流，以便能够准确地寻址到每个磁芯，实现数据的读写操作。

同时，还需要有一条斜穿磁芯的读出线，用于检测磁芯磁化方向变化时产生的感应电流，从而读取存储的数据。

然后是如何实现读写电路：

写入数据时，在需要写入的磁芯所对应的x、y坐标线上各输入稍高于50%磁环磁化阈值的电流，只有x、y坐标对应的那个磁芯上会同时在两条线中都有电流，迭加之后会超过阈值的电流，磁芯因而磁化或者改变磁化方向从而写入一位数据。

读出数据时，分别在x、y送入读出电流，读出电流的大小和写入时一样也是略大于50%磁化阈值的电流，如果磁芯的本来磁场方向和读出电流所对应的磁场方向相反，那么由于磁芯的磁性状态发生翻转，会有巨大的磁通量变化，在斜穿的读出线上就会有大的感应电流，由此可知这个磁芯存储的是和读出信号相反的数据；

如果磁芯的本来磁场方向和读出电流所对应的磁场方向一样，那么在斜穿的读出线上就不会有感应电流，即磁芯存储的是和读出信号相同的数据。

由于读出是破坏性的，所以读完之后还需要立即用放在缓存中的原来存储的数据重新再写一遍回去，以恢复本来的数据。

整体性存储器设计后，方文便带着技术研究人员进行试验调整。

借助于奥丁戒指，他能看到电场的变化，让试验少走了很多弯路，只用了一周时间便确定了存储器。

光有存储器可不行。