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有详细完整的纸面资料,制作出8086级别的CPU和1M内存、软盘,最少需要相当于哪个年代的科技水平? 第1页

  

user avatar   bei-ji-85 网友的相关建议: 
      

看问题标签有临高启明,最近刚好在看这个小说,我自己正好是做操作系统的,可以来答一下。

先说结论:要从无到有不计成本的设计出现代民用计算机以及配套软件是非常难的,我不认为临高500众有能力实现。

计算机科学中,操作系统的开发基本上属于最高层次的开发了,其依赖关系是:

模拟电路:二极管、三极管、电容、电阻 数字电路:门电路、寄存器 计算机体系结构/接口技术:硬件系统框架设计、总线设计、存储器设计、CPU 汇编语言:翻译器、指令设计 高级程序设计语言:编译器

有了以上的基础以后,才有实现操作系统的可能性。

穿越人员设计出模拟电路不难,甚至数字电路也不复杂,但到了总线-CPU-汇编一层,我不认为临高政权有这方面的储备技术。这方面的人才在国内都比较少见。

即使有技术资料,重建也很困难,这一层次上工程师比科学家走的更远,单靠技术文献根本做不出什么有用的东西出来。但临高政权应该没有Intel或者ARM的人,即使有,8086有4万个晶体管,主频最高10M,这个配置必须要用光刻机了,但他们没有光刻机,就算有光刻机维护也很难,临高政权更不可能拿到Intel的设计资料。

至于RAM和软盘,对材料科学的依赖更高,不比晶体管简单。

再说写操作系统:

我相信只要技术稍微好点的计算机专业的学生,本科生或者研究生,写一个自制的操作系统不是太难,移植Linux更容易。但这是在有硬件支持的前提下,如果连CPU都要从头设计,我相信绝大多数人做不到,至少是需要一个大的团队,包括微电子专业和计算机专业的很多人一起做。


我觉得临高政权在电子计算机领域的方向是有问题的。虽然他们带去的都是x86的东西,但未来没必要重建一套x86的体系,RISC的指令会比x86的简单的多。至于上层应用,重建IP网络的意义也不大,难度和开销太大。

手摇计算机也不可取,短期倒是没问题,但是如果未来从旧时空带来的电子设备都坏了,临高政权的科学技术会有严重的倒退。至于其它形式的人力计算机就更不可取了,性能太差,开销太大。人类研发电子计算机的根本原因就是提升效率,如果原来需要10个人能完成的工作,用人力计算机需要100人,那倒不如不用。


我个人认为正确的方向:

1. 数据存储

大图书馆的东西必须迅速的导出来,全部纸制化不现实,所以存储必须尽快解决,重点研发方向是磁带机,这是一个技术难度不大但很实用的领域,只要解决材料问题就够了。但磁带机不适合计算机直接使用,更适合备份,所以还需要研发磁鼓、磁芯存储器作为计算机的外存。(做不出塑料还可以考虑钢丝磁带)

过去用穿孔纸带是因为技术限制,但临高并不缺乏相关技术,研发体积小、容量大的磁性存储设备只需要解决材料的问题就够了,穿孔纸带不是正确的发展方向。

一些重要的、不容易修改的信息可以采用熔烧式ROM方式保存,技术门槛低,使用方便。等集成电路科技树点亮以后直接上EEPROM。

2. 通信

有线电报可以解决很多问题,但未来在帝国的核心区域,必然要有一个互联网,网络模型没有必要采用什么七层网络协议的东西,很多东西都可以简化。

早期完全可以采用P2P串行链路,后期有了规模以后,可以采用ATM(不是自动取款机)网络等更简单的方式部署。上层用IP+UDP结合,可以直接省掉麻烦的TCP部分。

3. 计算部分

晶体管在相当长的时间内都看不到希望,先用电子管解决计算的问题,主频能爬到100K~1MHz的水平就足够满足现在时空的计算需求了。

采用RISC指令集,先在旧时空的设备上模拟好(电路模拟软件很容易就能搞定),先搞定8位机。不要走x86这条路,MIPS/PPC这些都比x86容易(龙芯就用的MIPS)。

不要着急仿制ENIAC,ENIAC是十进制计算机,故障率比较高。建议仿制:EDVAC_百度百科,这是一个二进制计算机。

4. 输入输出

搞定发光二极管就可以解决输出问题,或者搞定电视这个发明(液晶就不用了,普通的电子显像管就可以了)。

输入用磁性存储,键盘鼠标只是机械式的,没难度。磁性存储设备的难度是材料,别用穿孔纸带这种东西,公民的身份证完全可以用PROM来做,设计的适当的情况下体积并不大。

整体上说,临高政权需要的是:可靠、高速的电子通信网络+相对当前时空的高性能计算+相对当前时空的大数据快速存储、检索。

哪怕最初的计算机体积大,性能差,但对于提高政权效率是很有帮助的,不然未来做社会统计工作,比如类似人口普查这种事情,全靠人力,想短时间根本不可能完成,一旦帝国扩张到一定程度,没有计算机的帮助,很快就会失去对地方的控制。

500众有生之年应该能点开晶体管这个科技点,集成电路难度很大,光刻机是人类技术的精华,元老们如果不是永生的话,元一代应该是看不到的。

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如果500众里确实有微电子+操作系统领域的人(可能需要好几个名额),有些弯路倒是可以省掉:比如x86体系下,为了兼容性搞出过各种奇葩的东西,像A20地址线、BIOS这类东西,都可以省掉,本时空没有第二个能做出电子计算机的地方,兼容性可以无视。


蒸汽动力机械计算机是不靠谱的,我不知道督工说的机械计算机什么规模,按评论里6000亩的规模算,就是2000*2000米,假设元器件最远距离是1000米,力在金属材料中传递速度按5000米/秒算(参考:zhihu.com/question/2127),这个计算机的主频最高只有5Hz,再考虑到齿轮之间的力的传递速度更慢,实际主频更低。

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有很多回答里提到了4004或者8008芯片。确实,看上去4004很简单,只用了2300个晶体管,规模似乎比EDVAC要简单的多,但要注意的是4004或者8008只是CPU,而EDVAC是完整的计算机,CPU需要配合外设才能工作的。实际中单独的4004也不能直接使用,需要配合4001(ROM)/4002(RAM)/4003(移位寄存器)三个芯片一起,很多资料上只说了4004用了2300个晶体管,实际上4001、4002里的晶体管一点都不少,两个加起来估计要3000-4000个,所以仅仅以上四个芯片,总规模就大于EDVAC的设计了,更别提还要在这四个芯片之外,再外接其它设备了,难度一点都不小。




  

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