位锁存器的结果应作为加法器的进位输入。即
是因为我们要追踪另一段历史轨迹—即降低计算机造价。但不能ม同时达到เ两个要求。后来，你可以即时通信和远距离通信，摩尔斯最着名的贡献
术展的结。
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011
这些只是一个多职业生涯者的足迹，在2๐0世纪70年代。
贝尔实验室诞生了很有影响的操作系统unix：聪明的人可以在此做他感兴趣的任何事。
所幸的是，他们之中有人对计算机感兴趣，如已经提到的georgesti逼tz和9，
178编码的奥秘
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他们在贝尔实验室工作的时候都为早期的计算机作出了突出的贡献。19世纪早&#x，
它，
贝尔电å话实验室许多年里都是这样一个地方，这些在随后的几章里将
要讲到。
1925๓年1月1้日，另
外建立附属机构，美国电话电报公司正式把它的科学，这样贝尔实验室诞生了。贝尔实验室的主要目的是为了研究能够提高电话
系统性能的技术。它的要求，幸运的是，可以包含所有的事情。但在电话系统中，
一个明确的长期的目标是：在线路上传输的声音信号能不失真地放大。
从1912年起，贝尔电话系统就采用了真空管放大器，大量的研究和工ื程人员着手提高电
话系统使用的真空管的性能。尽管这样，真空管仍然有许多问题。管子体积大，功耗大且最
终会烧毁。不过，在当时却是唯一的选择。
1947年12๐月16日，当贝尔实验室的两个物理学家johnbardeen1้90่8—1991้和9๗alter
brattaທin1902—1987在装配一个不同类型的放大器时，所有的一切都改变了。这种新型放大
器由锗片—一种称作半导体的元素—和一条金箔构成。一个星期后，他们给他们的上司
9illiamshockley1910่—198๖9进行了演示。这就是第一个晶体管，一种被人们称为ฦ2๐0่世纪
最伟大的明的器件。
晶体管不是凭空产生的。8年前，即1้93๑9年12๐月29日，shockley在笔记本写下：“今天我
想用半导体而不是真空管做放大器在原理上是可能的。”第一个ฐ晶体管被明以后，随后许多
年它继续被完善。ley、bຘardeen和brattain获得诺贝尔物理学奖—“因为他们
在半导体上的研究并且明了晶体管。”
本书的前面谈到了导体和绝缘体。之ใ所以称作导体是因为它们非常容易导电，铜、银和
金都是很好的导体。并非巧合，所有这三种元素า都在元素周期表的同一列ต。
前面讲过，原子中的电子分布围绕在原子核的外层。上述三种导体的特征是只有一个单
独的电子在最外层。这个ฐ电子很容易与原子的其余部ຖ分分离并自由á移动形成电流。与导体相
对的是绝缘体，像橡皮和塑料，它们几乎不能导电。
锗和硅元素还有一些化合物称为半导体，并不是因为它们的导电性是导体的一半，
而是因为ฦ它们的导电性可以用多种方แ法来控制。半导体最外层有4个ฐ电子，是最外层所能容纳
电子最大数目的一半。在纯半导体中，原子彼此非常稳固地结合在一起，具有与金刚ธ石相似
的晶状结构。这种半导体不是好的导体。
但是半导体可以掺杂，意思是与某种杂质相混合。半导体很容易与其他杂质结合而变得
不纯。有一类杂质为ฦ原子的结合额外的电子，这种半导体叫n型半导体n表示
negative；另一种类型的杂质掺杂生成p型半导体。
两个n型半导体中夹一个p型半导体可制ๆ成放大器，称作npn晶体管，对应的三部ຖ分分别
是集电极collector、基极bຘase和射极emitter。
下面是一个npn晶体管的示意图：
第18章从算盘到芯片179๗
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集电å极
射极
基极
基极上的一个小电压能ม控制一个很大的电压经过集电极到射极。若基极上没有电压，
它会有效截止晶体管。
晶体管通常被封装在一个直径大约为14英寸的小金属容器里，有三个引脚伸出：
晶体管创น了固态电子器件，意思是晶体管不需要真空，可由á固体做成，特别是指由á半
导体和当今最普遍的硅制ๆ成。除了比真空管体积更小外，晶体管功耗小，热少，并且更耐
用。携带一个电子管收音机很不方便。晶体管收音机靠小电池供电，并且不像电子管，它不
会变热。对于195๓4年圣诞节早晨收到เ礼物的幸运者来说携带晶体管收音机已成为可能。那些
第一批袖珍晶体管收音机是由德克萨斯仪器公司制造的，该公司是半导体革命中ณ的一个重要
公司。
然而，晶体管的第一个商业应用是助听器。为了纪念贝尔一生为聋人的贡献，aທt＆t公
司允许助听器生产厂家不用付任何专利ำ权税就可使用晶体管技术。第一台晶体管电视机出现
于196๔0年，而今天，电子管器件几乎已消เ失了。然而，并未完全消失，一些高保真烧友及
电å子吉他手还是喜欢用电子管放大器来放大声音而不是用晶体管。
ley离开贝尔实验室成立shockley半导体实验室。他迁到加利福尼亚的palo
alto—他的成长之地。他的公司是那ว里成立的第一家从事这种工作的公司。后来，其他半导
体及计算机公司也在那儿建立了业务，于是旧金山南部ຖ的这个地方也就成为现在非正式地称
作硅谷sili9vaທlley的地方。
真空管原是为放大信号而开的，但它们也用来作为ฦ逻辑门的开关。晶体管也是如此。
下面你将会看到一个由晶体管组成的与门在构造上很像用继电器组成的与门。只有当a输入
为ฦ1且b输入为1้时，两ä个晶体管才都导通，输出才为1้。这里所示的电阻用来防止短路。
正如你所看到的，下图连接了两组晶体管，右边一个是或门，左边一个是与门。在与门
电å路里，上面管子的射极连接到下面管子的集电极。在或门电å路里，两ä个晶体管的集电å极
都连到电å源，射极连到เ一起：
180่编码的奥秘
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与门
或门
a输入
a输入
b输入
b输入
输出
输出
因此，我们所学的有关由继电器构造逻辑门和其他部件的知识也适用于晶体管。继电å器、
电子管和晶体管最初主要用来放大信号，但也可用同样的方法连接成逻辑门来建造计算机。
第一台晶体管计算机制ๆ造于1956年，短短几年内，新计算机的设计中就放弃使用电子管了。