1874年，剛剛取得博士學位的卡爾·費迪南德·布勞恩在研究震蕩電路的時候無意發(fā)現(xiàn)，削尖的方鉛礦具有電流的單向導通能力。后人們所熟知的礦石收音機中的“礦石”二字正是來源于這一效應，而這也是半導體的最重要特性之一。

當時的物理學家還沒有發(fā)現(xiàn)量子力學，更不知道半導體的這一特性源自電子隧穿效應;但這一意外的發(fā)現(xiàn)卻成為了數字時代樂章的第一個音符。

隨后的近100年時間里，在包括愛迪生、弗萊明、肖特基、貝爾實驗室等一系列力量的不斷研究之下，人們利用半導體接連造出了二極管、三極管并最終發(fā)明了場效應管。

至此，人類終于湊齊了整個數字時代所需要的所有物理基石。

正如同ACGT四種堿基對能夠通過30億次的不同組合演繹出燦爛的人類文明一樣，通過場效應管來組成的邏輯門電路也能夠通過數十億次復用形成極端復雜的功能。整個數字時代的正片也悄然開始。

解構數字時代

作為邏輯電路的基本構成，人們可以使用兩個場效應管來制作一個非門，用4個場效應管來制作一個與非門或者或非門……由此，人們便遍可以通過不斷地堆疊這些邏輯門來構筑加法器、乘法器、存儲器和緩存。而更重要的是，通過簡單元件的不斷復用與堆疊，我們便可以將邏輯與算力賦于機器之上，成百萬上千萬倍的加速計算，讓人類能夠有精力去將更多不可能變?yōu)橥偈挚傻谩?

當然，我們在這里給出這些圖并不是期待大家能由此完成對《數字電路原理》的自習。展示這些電路圖只是要向大家展示，由場效應管所組成的電路是如何一點一點實現(xiàn)加法、乘法和存儲的。

通過將上圖所展示的這些器件進行無數次堆疊、組合，我們便能夠制造出具備強大能力的CPU、內存和閃存(很多元件的結構在實際應用中會更加復雜以滿足特定需求)。然后，我們順理成章的將他們組裝成了一臺電腦。

在擁有了這樣一臺電腦之后，問題接踵而至。我們能用它做什么呢?

首先，我們需要建立一張編碼表，這張表定義了每一種可以輸入的字符以及他們所代表的數學含義。舉個例子，如果我們定義A為牛肉面、B為香菜、? 為不要，那么“來碗牛肉面、不要香菜”的數學表達式就是A?B(當然，我們也可以把它變?yōu)锽?A，表示“來碗香菜，不要面”。至于店老板會不會打人，那就不是計算機能處理的問題了)。