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为什么制造电子计算机要采用集成电路

科学原理一点通微平台2018-07-12 14:33:52

袖珍式电子计算器,只有香烟盒那样大小,用几节小型电池供电,就能进行加、减、乘、除、开方等多种运算。一架中型或大型的多功能电子计算机,也只有几个大衣橱那样大,用上几十瓦或几百瓦电就能进行运算。


1946年,美国发明的第一架电子计算机,是个庞然大物。它有几万只电子管,要一幢大楼才能安装得下。同时,还需要几百千瓦的电力才能进行运算!每工作几小时就得停工,进行维修。


为什么现代电子计算机这么小巧、省电、可靠,而第一代电子管电子计算机那么笨重、耗电、易坏呢?


这是由于科学家经过二十多年的不懈努力,发展了微电子学,制造出集成电路的结果。集成电路以它优异的性能,使电子计算机的性能大大提高,体积大大减小,因而被称为电子工业皇冠上的一颗灿烂的明珠。



集成电路可以将计算机所需的“单元电路”,集成在一块很小的硅片上,这种“单元电路”,一般有200~300个元器件。普通用晶体管、电阻等单个元器件装成的电子计算机,最简单的也要上万个元器件。如用集成电路,只需几个到几十个就行了。倘若采用超大规模集成电路制造电子计算器,它的元器件都可以做在一片分币大小的硅片上,那么整架机器只有一支自来水笔那样大小。无疑,集成电路可使电子计算器或计算机的体积和重量缩小到几十分之一,甚至几百分之一、几千分之一。


另外,一架大型计算机要用几十万甚至几百万个单个元器件,焊接起来不但费劲,而且质量也很难保证。例如,一架半导体收音机,有个地方脱焊了,会出现突然不响,但用手敲敲又能响一阵子的现象。半导体收音机还好办,因它的元件少,排除故障较容易,而大型计算机的焊点多达几百万个,脱焊的机会必定多了,只要有一个焊点脱焊,机器马上会失灵,排除故障非常困难。采用集成电路,可大大减少元件数量,从而减少机器因脱焊而造成的失灵,提高了电子计算器或计算机的可靠性。


其次,随着集成电路加工工艺的逐渐成熟,产品的合格率也较高,它的成本比用单个元件焊接起来的电路要低得多。


从以上几点,已足够说明电子计算机所以要采用集成电路的道理。现在,不仅各种类型的电子计算器或计算机采用集成电路,在工业自动化控制仪表上也已大量使用集成电路。特别是运载火箭和人造卫星的电气仪表上,更普遍采用集成电路,因为它可减轻火箭和人造卫星的重量,从而大大节约火箭的珍贵燃料。


来源:十万个为什么




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