假如将 CPU 等比例（物理）放大 100 甚至 1000 倍，会发生什么？
把 CPU 放大一百倍甚至一千倍，这可不是小事，简直是把一个微观世界的精密仪器变成了一个宏伟的巨构。想象一下，原本只有指甲盖大小的芯片，瞬间变成了能盖住半个足球场，甚至比体育馆还大的庞然大物。这带来的变化，绝对是翻天覆地的。
首先，我们得聊聊制造。你以为现在制造芯片就已经够难了？那只是小巫见大巫。如果把所有东西都等比例放大，那原本原子级别的制造精度，现在就要变成像建造摩天大楼那样，用毫米甚至厘米来衡量了。
你得重新设计整个生产线。那些精密的曝光设备，原本是用光刻胶在硅片上“画”出电路，现在要面对的是一个巨大无比的“画布”。我们得找能产生如此巨大尺寸的“画笔”，而且还要保持跟原来一样高的精度。想象一下，用一根头发丝去给一座大山描边，那种难度可想而知。
材料也会成为一个巨大的问题。我们现在用的硅片，经过高度提纯， purity 极高。但如果放大一千倍，那么在这么大的“硅片”上，哪怕有一丁点的杂质，比如一个微小的灰尘颗粒，都可能变成一个巨大的缺陷，直接毁掉整个“芯片”。我们得找到一种方法，能生产出比现在工艺还要纯净无数倍的超大尺寸材料，这听起来几乎是不可能的任务。
然后是散热。现在的 CPU 发热量就已经不小，需要风扇、散热片甚至水冷来解决。把 CPU 放大一千倍，这意味着它的体积也跟着变大。单个晶体管的尺寸变大了，但晶体管的数量并没有按比例减少，如果按照同等集成度来算的话，它里面的“发热源”就成千上万个。而且，体积变大带来的表面积和体积比的改变，会让散热变得更加棘手。你想啊，一个篮球那么大的CPU，可能需要一个发电厂的能量来给它降温！我们可能得发明全新的散热技术，也许是把整个 CPU 泡在液氮里，或者直接用某种超导材料来导热。
电力的供应也同样是个挑战。这么大的一个“怪物”，它的功耗绝对是天文数字。你需要的不仅仅是普通的家用电源，可能要动用变电站级别的电力供应。而且，这么大的导线传输电流，电阻也会变成一个不小的考虑因素。线路损耗可能会导致大量的能量在传输过程中就被浪费掉。我们得用超导材料来制作它的连接线，才能勉强支撑它运转起来。
再说说功能本身。CPU 里面最核心的就是晶体管，它们是执行计算的“大脑”。如果我们把晶体管也等比例放大，那么它的开关速度就会大大降低。光信号在电路中的传播速度虽然是恒定的，但电路本身的物理尺寸变大了，信号需要穿越的距离也变长了，这就会增加延迟，也就是我们常说的“时钟周期”。原本可以每秒运行几十亿次的计算，现在可能只能做到每秒几十次，甚至更慢。即便我们保持了相同的晶体管数量，它的运行速度也会大幅下降，所谓的“高性能”就无从谈起。
当然，另一种可能就是，在等比例放大的同时，我们保留了同样数量的晶体管，并且它们的功能和连接方式也保持一致。这就意味着，单个晶体管的尺寸也放大了，但是整体的集成度反而大大降低了。以前在一个指甲盖里能塞下几十亿个晶体管，现在一个指甲盖可能只够放几个，甚至几十个。这样一来，CPU 的功能就会变得非常非常弱。它可能只能执行一些非常基础的计算任务，就像一个最原始的计算器，根本无法与现代 CPU 的复杂性和计算能力相提并论。
如果我们不考虑等比例放大晶体管本身，而是仅仅把整个 CPU 的物理尺寸放大到足球场那么大，但里面的晶体管和电路依然是微米或纳米级别。那情况就完全不同了。
这时，问题就变成了连接和信号传输。这么大的“电路板”，从一个区域传输信号到另一个区域，哪怕是光速，也需要相当长的时间。这会造成极大的时钟延迟。我们原来能够依赖非常短的信号传输路径来保持高时钟频率，现在即使是电路板上的一个小小区域，信号传输也可能需要几个时钟周期。这就等于把一个超级跑车塞进了一个巨大的车库，然后让它只能在里面慢慢悠悠地开。
再者，这么大的“芯片”，其可制造性几乎为零。即便我们能生产出如此巨大的均匀材料，如何在这个巨大的表面上准确地蚀刻出纳米级别的电路呢？现在的光刻机已经达到了物理的极限，用它们来制作如此巨大的、精确的图案，其精度要求会高到令人发指。即使能做到，其成本也绝对是天文数字，而且一次良品率可能会低到可以忽略不计。
所以，总的来说，把 CPU 等比例放大，无论是以晶体管本身为基础，还是以整个芯片的物理边界为基础，都意味着性能的急剧下降，甚至可能使得它失去实用价值。它会变成一个庞大、笨重、低效，且几乎不可能制造出来的东西。
与其说这是对现有技术的“放大”，不如说这是对我们对微观世界操控能力的一种极端挑战。它让我们明白，正是因为我们能够将如此复杂的计算单元压缩到如此微小的空间里，并且能够以极高的精度进行制造和控制，现代计算才得以实现。把这些做到极致的微缩成果，粗暴地用物理尺度去放大，只会让它们变得面目全非，失去它们之所以为“CPU”的意义。它更像是把一件精密的瑞士手表拆开，然后用锤子和凿子把每一个零件放大一百倍，再试图组装起来——那出来的肯定不是一个能走的表，而是一堆废铜烂铁。
首先，我们得聊聊制造。你以为现在制造芯片就已经够难了？那只是小巫见大巫。如果把所有东西都等比例放大，那原本原子级别的制造精度，现在就要变成像建造摩天大楼那样，用毫米甚至厘米来衡量了。
你得重新设计整个生产线。那些精密的曝光设备，原本是用光刻胶在硅片上“画”出电路，现在要面对的是一个巨大无比的“画布”。我们得找能产生如此巨大尺寸的“画笔”，而且还要保持跟原来一样高的精度。想象一下，用一根头发丝去给一座大山描边，那种难度可想而知。
材料也会成为一个巨大的问题。我们现在用的硅片，经过高度提纯， purity 极高。但如果放大一千倍，那么在这么大的“硅片”上，哪怕有一丁点的杂质，比如一个微小的灰尘颗粒，都可能变成一个巨大的缺陷，直接毁掉整个“芯片”。我们得找到一种方法，能生产出比现在工艺还要纯净无数倍的超大尺寸材料，这听起来几乎是不可能的任务。
然后是散热。现在的 CPU 发热量就已经不小，需要风扇、散热片甚至水冷来解决。把 CPU 放大一千倍，这意味着它的体积也跟着变大。单个晶体管的尺寸变大了，但晶体管的数量并没有按比例减少，如果按照同等集成度来算的话，它里面的“发热源”就成千上万个。而且，体积变大带来的表面积和体积比的改变，会让散热变得更加棘手。你想啊，一个篮球那么大的CPU，可能需要一个发电厂的能量来给它降温！我们可能得发明全新的散热技术，也许是把整个 CPU 泡在液氮里，或者直接用某种超导材料来导热。
电力的供应也同样是个挑战。这么大的一个“怪物”，它的功耗绝对是天文数字。你需要的不仅仅是普通的家用电源，可能要动用变电站级别的电力供应。而且，这么大的导线传输电流，电阻也会变成一个不小的考虑因素。线路损耗可能会导致大量的能量在传输过程中就被浪费掉。我们得用超导材料来制作它的连接线，才能勉强支撑它运转起来。
再说说功能本身。CPU 里面最核心的就是晶体管，它们是执行计算的“大脑”。如果我们把晶体管也等比例放大，那么它的开关速度就会大大降低。光信号在电路中的传播速度虽然是恒定的，但电路本身的物理尺寸变大了，信号需要穿越的距离也变长了，这就会增加延迟，也就是我们常说的“时钟周期”。原本可以每秒运行几十亿次的计算，现在可能只能做到每秒几十次，甚至更慢。即便我们保持了相同的晶体管数量，它的运行速度也会大幅下降，所谓的“高性能”就无从谈起。
当然，另一种可能就是，在等比例放大的同时，我们保留了同样数量的晶体管，并且它们的功能和连接方式也保持一致。这就意味着，单个晶体管的尺寸也放大了，但是整体的集成度反而大大降低了。以前在一个指甲盖里能塞下几十亿个晶体管，现在一个指甲盖可能只够放几个，甚至几十个。这样一来，CPU 的功能就会变得非常非常弱。它可能只能执行一些非常基础的计算任务，就像一个最原始的计算器，根本无法与现代 CPU 的复杂性和计算能力相提并论。
如果我们不考虑等比例放大晶体管本身，而是仅仅把整个 CPU 的物理尺寸放大到足球场那么大，但里面的晶体管和电路依然是微米或纳米级别。那情况就完全不同了。
这时，问题就变成了连接和信号传输。这么大的“电路板”，从一个区域传输信号到另一个区域，哪怕是光速，也需要相当长的时间。这会造成极大的时钟延迟。我们原来能够依赖非常短的信号传输路径来保持高时钟频率，现在即使是电路板上的一个小小区域，信号传输也可能需要几个时钟周期。这就等于把一个超级跑车塞进了一个巨大的车库，然后让它只能在里面慢慢悠悠地开。
再者，这么大的“芯片”，其可制造性几乎为零。即便我们能生产出如此巨大的均匀材料，如何在这个巨大的表面上准确地蚀刻出纳米级别的电路呢？现在的光刻机已经达到了物理的极限，用它们来制作如此巨大的、精确的图案，其精度要求会高到令人发指。即使能做到，其成本也绝对是天文数字，而且一次良品率可能会低到可以忽略不计。
所以，总的来说，把 CPU 等比例放大，无论是以晶体管本身为基础，还是以整个芯片的物理边界为基础，都意味着性能的急剧下降，甚至可能使得它失去实用价值。它会变成一个庞大、笨重、低效，且几乎不可能制造出来的东西。
与其说这是对现有技术的“放大”，不如说这是对我们对微观世界操控能力的一种极端挑战。它让我们明白，正是因为我们能够将如此复杂的计算单元压缩到如此微小的空间里，并且能够以极高的精度进行制造和控制，现代计算才得以实现。把这些做到极致的微缩成果，粗暴地用物理尺度去放大，只会让它们变得面目全非，失去它们之所以为“CPU”的意义。它更像是把一件精密的瑞士手表拆开，然后用锤子和凿子把每一个零件放大一百倍，再试图组装起来——那出来的肯定不是一个能走的表，而是一堆废铜烂铁。
网友意见
YouTube上有个人叫Ben Eater，用了74LS芯片在面包板上造出了一台图灵完备的8位计算机，我也跟着造了一个。Eater的原版只有16字节的内存，我扩展到了可以直接访问256字节(其实我用的内存芯片是32kB的)。然后我又加了个Stack Pointer Register，直接hardwire到0x1F00 - 0x1FFF，就跟6502一样(貌似)。然后我又加了一个HD44780的小屏幕。
然后呢我加了一个Input Module(现在只有一个输入按钮)和一个random bit module(就是一个随机值的EEPROM，地址连着counter，counter连着非常快的一个clock)。
现在的指令集还比较基础，ALU的功能还比较初级(加法和减法，之后准备加入AND，OR，和EOR)，我用这个基础的指令集写了一个小游戏(一个小的避免障碍物的游戏)。
我最终的目标是造一个和6502的指令集基本等价的一个系统(我不准备实现Binary-coded Decimal)。
I am currently at my favorite part of the project - being able to change things around and make this breadboard computer truly unique.
图片中左边的Arduino是一个program loader，用于电脑开机的时候往内存里面载入一份程序，可以随时把Arduino拆掉，然后换上开关来用原始的方法载入程序。以后我会改成一个Program ROM。
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