把半导体做小，把时代做大

1874年，刚刚取得博士学位的卡尔·费迪南德·布劳恩在研究震荡电路的时候无意发现，削尖的方铅矿具有电流的单向导通能力。后人们所熟知的矿石收音机中的“矿石”二字正是来源于这一效应，而这也是半导体的最重要特性之一。

当时的物理学家还没有发现量子力学，更不知道半导体的这一特性源自电子隧穿效应;但这一意外的发现却成为了数字时代乐章的第一个音符。

随后的近100年时间里，在包括爱迪生、弗莱明、肖特基、贝尔实验室等一系列力量的不断研究之下，人们利用半导体接连造出了二极管、三极管并最终发明了场效应管。

至此，人类终于凑齐了整个数字时代所需要的所有物理基石。

正如同ACGT四种碱基对能够通过30亿次的不同组合演绎出灿烂的人类文明一样，通过场效应管来组成的逻辑门电路也能够通过数十亿次复用形成极端复杂的功能。整个数字时代的正片也悄然开始。

解构数字时代

作为逻辑电路的基本构成，人们可以使用两个场效应管来制作一个非门，用4个场效应管来制作一个与非门或者或非门……由此，人们便遍可以通过不断地堆叠这些逻辑门来构筑加法器、乘法器、存储器和缓存。而更重要的是，通过简单元件的不断复用与堆叠，我们便可以将逻辑与算力赋于机器之上，成百万上千万倍的加速计算，让人类能够有精力去将更多不可能变为唾手可得。

当然，我们在这里给出这些图并不是期待大家能由此完成对《数字电路原理》的自习。展示这些电路图只是要向大家展示，由场效应管所组成的电路是如何一点一点实现加法、乘法和存储的。

通过将上图所展示的这些器件进行无数次堆叠、组合，我们便能够制造出具备强大能力的CPU、内存和闪存(很多元件的结构在实际应用中会更加复杂以满足特定需求)。然后，我们顺理成章的将他们组装成了一台电脑。

在拥有了这样一台电脑之后，问题接踵而至。我们能用它做什么呢?

首先，我们需要建立一张编码表，这张表定义了每一种可以输入的字符以及他们所代表的数学含义。举个例子，如果我们定义A为牛肉面、B为香菜、 为不要，那么“来碗牛肉面、不要香菜”的数学表达式就是AB(当然，我们也可以把它变为BA，表示“来碗香菜，不要面”。至于店老板会不会打人，那就不是计算机能处理的问题了)。