用宏观的电路来模拟现在的计算机随比如电路板都用宏观电路来部设速度大概会比现在的普通电脑慢多少？
这倒是一个很有趣的设想，用“宏观”电路来构建一台现代计算机。要回答这个问题，我们得先拆解一下“宏观电路”和“现代计算机”各自的特性，然后才能比较它们在速度上的差异。
1. 什么是“宏观电路”？
我们现在日常接触到的电子设备，从手机到高性能服务器，里面的核心部件——集成电路（IC）——都是微观甚至纳米级别的。一个CPU里有几十亿个晶体管，每个晶体管的大小都比一根头发丝细得多。
“宏观电路”顾名思义，就是用我们肉眼可见的、比较大的元件组成的电路。想象一下，以前的老式收音机、电视机，或者现在一些复古风格的电子设备，里面用的可能是分立的电子管、电阻、电容、电感，还有各种连接用的导线、接插件。这些元件都比我们想象中的“电路”要大得多。
2. 现代计算机的“速度”是怎么来的？
现代计算机之所以快，主要有几个关键因素：
集成度极高： 庞大的计算能力集中在小小的芯片上，信号传输距离极短，延迟极小。
晶体管数量庞大： 几十亿甚至上万亿个晶体管并行工作，实现复杂的逻辑运算。
时钟频率高： CPU每秒可以进行几十亿次操作（GHz），这个速度直接决定了计算的快慢。
微架构优化： 现代CPU采用了各种精密的指令流水线、分支预测、缓存技术等，让每一个时钟周期都能尽可能地完成更多工作。
信号传输速度： 在电路板上，信号是以接近光速的速度传输的。
3. 用宏观电路模拟现代计算机，会慢多少？
设想一下，如果我们要把制造一个现代CPU所需的几十亿个逻辑门，用宏观元件（比如电阻、电容、晶体管等）来实现，那会是什么样子？
元件大小的限制：
晶体管： 即使是最小的“宏观”晶体管，比如一些工业级的功率晶体管，也要比微观晶体管大上几个数量级。如果我们要实现CPU里几十亿个晶体管的功能，我们需要构建一个庞大得惊人的实体。
其他元件： 电阻、电容、电感等，同样会有尺寸的限制。
互联的挑战：
信号传输距离： 在宏观电路中，即使是两个相邻的逻辑门，它们之间的物理距离可能就已经是微米甚至毫米级别。而现代CPU中，晶体管之间的连接距离可能只有纳米级别。这种距离的差异，会带来巨大的信号延迟。
信号损耗和干扰： 宏观导线更容易受到电磁干扰，信号在传输过程中损耗也会更大，这会进一步降低信号的稳定性和速度。
布线复杂度： 要将几十亿个逻辑门连接起来，需要极其复杂的布线。在宏观层面，这可能意味着巨大的电路板，甚至是多层、相互连接错综复杂的结构。想象一下，用成千上万根导线来模拟CPU内部的互联，那将是多么恐怖的工程！
时钟速度的限制：
信号传播延迟： 每个逻辑门完成一次运算需要一定的时间，包括信号输入、在元件内部的处理以及信号输出。在宏观电路中，信号在元件内部和导线上的传播速度都会远慢于微观电路。
容性负载： 宏观导线和元件的电容会更大，驱动这些电容需要更多的时间和能量，这会限制时钟频率的提升。
散热问题： 庞大的宏观元件组成的电路，会产生巨大的热量。要有效地散热，本身就是一个巨大的挑战，而过高的温度又会进一步降低元件的性能和寿命。
具体会慢多少？
这个问题很难给出一个精确的数字，因为这取决于我们如何“定义”这个宏观电路，以及我们愿意在技术上投入多少。但是，我们可以做一个非常粗略的类比来感受一下：
现代CPU的时钟频率可能在 35 GHz 甚至更高。 这意味着每秒可以进行 3050 亿次操作。
一个简单的宏观电子元件（比如一个晶体管），它的开关速度可能在几百纳秒到几微秒级别， 甚至更慢，取决于具体元件。如果用这个来估算，它的“时钟频率”可能只有几千赫兹（kHz）到几兆赫兹（MHz）的量级。
这意味着，在最理想的（但依然不切实际的）宏观实现下，速度的差异可能是：
数量级上的差异： 宏观电路的“时钟频率”可能比现代CPU的频率慢 数千倍到数百万倍，甚至更多。
举个例子，我们试着想象一下：
如果一个现代CPU能在一秒钟内完成 50 亿次基本运算，那么一个用宏观元件模拟的“CPU”，可能在一秒钟内只能完成几十万次，甚至几万次基本运算。
这意味着：
启动操作系统： 可能需要数小时甚至数天。
打开一个应用程序： 可能要等上老半天。
运行一个简单的网页： 页面加载可能非常缓慢，交互也极其迟钝。
玩一个简单的电子游戏： 画面会卡顿得无法忍受，操作也完全没有响应。
总而言之，用宏观电路来模拟现在的计算机，其速度会慢到我们现在无法接受的程度，几乎无法实现我们今天所依赖的各种计算功能。 速度上的差距将是巨大的，而且不仅仅是“慢一点”，而是“慢到完全不同一个维度”。这就像是用一个算盘去和一台超级计算机比计算速度一样，虽然原理都是计算，但效率和能力完全不在一个层面上。
这就是为什么集成电路技术如此重要，它将无数的微观元件集成到极小的空间里，才成就了我们今天便捷高效的数字世界。
1. 什么是“宏观电路”？
我们现在日常接触到的电子设备，从手机到高性能服务器，里面的核心部件——集成电路（IC）——都是微观甚至纳米级别的。一个CPU里有几十亿个晶体管，每个晶体管的大小都比一根头发丝细得多。
“宏观电路”顾名思义，就是用我们肉眼可见的、比较大的元件组成的电路。想象一下，以前的老式收音机、电视机，或者现在一些复古风格的电子设备，里面用的可能是分立的电子管、电阻、电容、电感，还有各种连接用的导线、接插件。这些元件都比我们想象中的“电路”要大得多。
2. 现代计算机的“速度”是怎么来的？
现代计算机之所以快，主要有几个关键因素：
集成度极高： 庞大的计算能力集中在小小的芯片上，信号传输距离极短，延迟极小。
晶体管数量庞大： 几十亿甚至上万亿个晶体管并行工作，实现复杂的逻辑运算。
时钟频率高： CPU每秒可以进行几十亿次操作（GHz），这个速度直接决定了计算的快慢。
微架构优化： 现代CPU采用了各种精密的指令流水线、分支预测、缓存技术等，让每一个时钟周期都能尽可能地完成更多工作。
信号传输速度： 在电路板上，信号是以接近光速的速度传输的。
3. 用宏观电路模拟现代计算机，会慢多少？
设想一下，如果我们要把制造一个现代CPU所需的几十亿个逻辑门，用宏观元件（比如电阻、电容、晶体管等）来实现，那会是什么样子？
元件大小的限制：
晶体管： 即使是最小的“宏观”晶体管，比如一些工业级的功率晶体管，也要比微观晶体管大上几个数量级。如果我们要实现CPU里几十亿个晶体管的功能，我们需要构建一个庞大得惊人的实体。
其他元件： 电阻、电容、电感等，同样会有尺寸的限制。
互联的挑战：
信号传输距离： 在宏观电路中，即使是两个相邻的逻辑门，它们之间的物理距离可能就已经是微米甚至毫米级别。而现代CPU中，晶体管之间的连接距离可能只有纳米级别。这种距离的差异，会带来巨大的信号延迟。
信号损耗和干扰： 宏观导线更容易受到电磁干扰，信号在传输过程中损耗也会更大，这会进一步降低信号的稳定性和速度。
布线复杂度： 要将几十亿个逻辑门连接起来，需要极其复杂的布线。在宏观层面，这可能意味着巨大的电路板，甚至是多层、相互连接错综复杂的结构。想象一下，用成千上万根导线来模拟CPU内部的互联，那将是多么恐怖的工程！
时钟速度的限制：
信号传播延迟： 每个逻辑门完成一次运算需要一定的时间，包括信号输入、在元件内部的处理以及信号输出。在宏观电路中，信号在元件内部和导线上的传播速度都会远慢于微观电路。
容性负载： 宏观导线和元件的电容会更大，驱动这些电容需要更多的时间和能量，这会限制时钟频率的提升。
散热问题： 庞大的宏观元件组成的电路，会产生巨大的热量。要有效地散热，本身就是一个巨大的挑战，而过高的温度又会进一步降低元件的性能和寿命。
具体会慢多少？
这个问题很难给出一个精确的数字，因为这取决于我们如何“定义”这个宏观电路，以及我们愿意在技术上投入多少。但是，我们可以做一个非常粗略的类比来感受一下：
现代CPU的时钟频率可能在 35 GHz 甚至更高。 这意味着每秒可以进行 3050 亿次操作。
一个简单的宏观电子元件（比如一个晶体管），它的开关速度可能在几百纳秒到几微秒级别， 甚至更慢，取决于具体元件。如果用这个来估算，它的“时钟频率”可能只有几千赫兹（kHz）到几兆赫兹（MHz）的量级。
这意味着，在最理想的（但依然不切实际的）宏观实现下，速度的差异可能是：
数量级上的差异： 宏观电路的“时钟频率”可能比现代CPU的频率慢 数千倍到数百万倍，甚至更多。
举个例子，我们试着想象一下：
如果一个现代CPU能在一秒钟内完成 50 亿次基本运算，那么一个用宏观元件模拟的“CPU”，可能在一秒钟内只能完成几十万次，甚至几万次基本运算。
这意味着：
启动操作系统： 可能需要数小时甚至数天。
打开一个应用程序： 可能要等上老半天。
运行一个简单的网页： 页面加载可能非常缓慢，交互也极其迟钝。
玩一个简单的电子游戏： 画面会卡顿得无法忍受，操作也完全没有响应。
总而言之，用宏观电路来模拟现在的计算机，其速度会慢到我们现在无法接受的程度，几乎无法实现我们今天所依赖的各种计算功能。 速度上的差距将是巨大的，而且不仅仅是“慢一点”，而是“慢到完全不同一个维度”。这就像是用一个算盘去和一台超级计算机比计算速度一样，虽然原理都是计算，但效率和能力完全不在一个层面上。
这就是为什么集成电路技术如此重要，它将无数的微观元件集成到极小的空间里，才成就了我们今天便捷高效的数字世界。
网友意见
国外有好事者做过一个几乎全部用分立元件（2588 个独立 NMOS，630 个 NMOS 封装在 164 个 quad-array 中，还有 1019 个电阻）制作的 6502，叫做 Monster 6502：https://monster6502.com/
它的性能大概是真 6502 的 1/20，即 50kHz。
如果放宽到可以使用 7400 之类的小规模 IC 的话，8-bit guy 介绍过一个 Gigatron TTL 的计算机，用户程序的主频大概在 1MHz。（Gigatron TTL 的原生指令集和用户程序指令集是不同的，中间有转换层。）：https://gigatron.io/
如果还想更加原始一点的话，Joe Allen 近年制作过一个完全用继电器实现计算逻辑的计算机，而主频只有—— 12Hz。不过，如果你想在彻底的废土中使用电脑的话，这大概是最简单的办法：http://relaysbc.sourceforge.net/
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