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第9章 神奇的小物件——硬件开发(2)

包装:一般有纸盒包装、塑胶盒包装和金属盒包装,一般以纸盒和铁盒包装居多,对一些特殊外形的PVC优盘,有时会专门制作特定配套的外包装。

相较于其他可携式存储设备(尤其是软盘片),闪存盘有许多优点:占空间小,通常操作速度较快(USB1.1、2.0、3.0标准),能存储较多数据,并且可能较可靠(由于没有机械设备),在读写时断开而不会损坏硬件(软盘在读写时断开马上损坏),只会丢失数据。这类的磁盘使用USB大量存储设备标准,在近代的操作系统如Linux、Mac OS X、Unix与Windows2000、XP、Win7中皆有内置支持。

闪存盘通常使用塑胶或金属外壳,内部含有一张小的印刷电路板,让闪存盘尺寸小到像钥匙圈饰物一样能够放到口袋中,或是串在颈绳上。只有USB连接头突出于保护壳外,且通常被一个小盖子盖住。大多数的闪存盘使用标准的Type-A USB接头,这使得它们可以直接插入个人电脑上的USB端口中。

USB接口

要访问闪存盘的数据,就必须把闪存盘连接到电脑;无论是直接连接到电脑内置的USB控制器或是一个USB集线器都可以。只有当被插入USB端口时,闪存盘才会启动,而所需的电力也由USB连接供给。然而,有些闪存盘(尤其是使用USB 2。0标准的高速闪存盘)可能需要比较多的电源,因此若接在像是内置在键盘或屏幕的USB集线器,这些闪存盘将无法工作,除非将它们直接插到控制器(也就是电脑本身提供的USB端口)或是一个外接电源的USB集线器上。有些U盘是驱动器和U盘组成,因此结束时要分辨清(DOS/win32环境下)。

知识卡片:

USB

USB是一个外部总线标准,用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB接口可用于连接多达127种外设,如鼠标、调制解调器和键盘等。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的,自1996年推出后,已成功替代串口和并口,并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。从1994年11月11日发表了USB V0.7版本以后,USB版本经历了多年的发展,到现在已经发展为3.0版本。

4。小元素大世界

硅(Silicon),中国大陆称作硅,台湾、港澳称作矽。是一种化学元素,它的化学符号是Si,它的原子序数是14,属于元素周期表上IVA族的类金属元素。硅原子有四个外围电子,与同族的碳相比,硅的化学性质更为稳定。硅是极为常见的一种元素,然而它极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,它是第二丰富的元素,构成地壳总质量的25。7%,仅次于第一位的氧(49。4%)。由于有机硅具有优异的性能,因此它的应用范围非常广泛。它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用,而且也用于国民经济各部门,它的应用范围已扩到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等。在电子计算机产业里,它也具有极其重要的价值。

被提纯的硅

上面我们已经介绍过,CPU是计算机的心脏。在CPU风扇下面有个散热片,散热片的最底端是一块导热性很强的铜块,硅就在上面。因为铜块与CPU是分离的,即使是金属也会不可避免的降低它的导热性能,所以科学家用硅将两者紧密接合以达到最好的导热效果。如果没有硅,也会起到一定的散热作用,但是当CPU高速运行时,温度会急速上升,所以容易造成重启现象,严重的会把CPU给烧掉。

CPU上的硅脂

硅光子技术是一种利用硅光子学的低成本、高速的光通信技术,用激光束代替电子信号传输数据,英特尔实验室通过混合硅激光器技术的集成激光器,首次实现了在硅光子基础上的数据连接。

硅光子技术利用标准硅实现计算机和其它电子设备之间的光信息发送和接收。与晶体管主要依赖于普通硅材料不同,硅光子技术采用的基础材料是玻璃。由于光对于玻璃来说是透明的,不会发生干扰现象,因此理论上可以通过在玻璃中集成光波导通路来传输信号,很适合于计算机内部和多核之间的大规模通信。硅光子技术最大的优势在于拥有相当高的传输速率,可使处理器内核之间的数据传输速度比目前快100倍甚至更高。

硅电子技术在计算机领域的应用

硅谷地处美国加州北部旧金山湾以南,早期以硅芯片的设计与制造著称,因而得名。后来其它高技术产业也蓬勃发展,硅谷的名称现泛指所有高技术产业。自80年代后,世界各国和地区为促进高科技发展,都试图建立起自己的硅谷,如中国的北京中关村硅谷、上海浦东硅谷(位于浦东张江)、美国波士顿的“第二硅谷”、“日本硅谷”、“韩国硅谷”等。

硅谷

硅谷这个词最早是由Don Hoefler在1971年创造的。它从1971年的1月11日开始被用于《每周商业》报纸电子新闻的一系列文章的题目──美国硅谷。之所以名字当中有一个“硅”字,是因为当地的企业多数是与由高纯度的硅制造的半导体及电脑相关的。“谷”是从圣塔克拉拉谷中得到的。而当时的硅谷就是旧金山湾南端沿着101公路,从门罗公园、帕拉托经山景城、桑尼维尔到硅谷的中心圣克拉拉,再经坎贝尔直达圣何赛的这条狭长地带。这些位于旧金山湾两岸地区的加入使硅谷迅猛地发展起来。在开始的十几年时间里,由于记者的拼写错误它都被误称为“硅胶谷”,因为硅谷这个词语还没有融合到美国文化中。

硅谷是随着20世纪60年代中期以来,微电子技术高速发展而逐步形成的;它的特点是以附近一些具有雄厚科研力量的美国一流大学斯坦福、加州大学伯克利分校等世界知名大学为依托,以高技术的中小公司群为基础,并拥有思科、英特尔、惠普、苹果等大公司,融科学、技术、生产为一体。

硅谷拥有大大小小电子工业公司达10000家以上,他们所生产的半导体集成电路和电子计算机约占全美1/3和1/6。80年代后,随着生物、空间、海洋、通讯、能源材料等新兴技术的研究机构在该地区纷纷出现,硅谷客观上成为美国高新技术的摇篮。现在硅谷已成为世界各国高科技聚集区的代名词。

北京中关村

中国的硅谷——北京中关村,地理位置上是指由中国科学院和毗邻的北京大学,清华大学环抱而成的一个地区。1980年,这里办起了中国一家IT公司。以后,中关村变成了我国高科技行业,特别是IT行业的代名词。在这个地区,科技,教育,文化与高新技术产业相连相互渗透。基础研究,应用研究,高新技术研究相互衔接。国际范畴的学术交流,商务往来以及经济合作日趋频繁。中关村具有发展知识经济的明显优势和巨大潜力,其地位与意义在国内与美国“硅谷”相仿,所以被誉为“中国的硅谷”。

知识卡片:

思科

思科系统公司是互联网解决方案的领先提供者,它的设备和软件产品主要用于连接计算机网络系统。公司成立于1984年,创始人是斯坦福大学的一对教师夫妇,计算机系的计算机中心主任列昂纳德·波萨克和商学院的计算机中心主任桑德拉·勒纳。

夫妇二人设计了叫做“多协议路由器”的联网设备,用于斯坦福校园网络,将校园内不兼容的计算机局域网整合在一起,形成一个统一的网络。这个联网设备被认为是联网时代真正到来的标志。

公司主要产品包括:宽带有线产品、板卡和模块、IOS软件、内容网络、网络管理、光纤平台、路由器、网络安全产品与VPN设备、网络存储产品、交换机、视频系统、IP通信系统、无线产品。

1986年3月,思科公司向犹他州州立大学提供了世界上第一台路由产品——先进网关服务器。1994年,思科推出第一种面向客户端/服务器式工作组的智能Cisco Catalyst系列交换机,第一批新产品来自于对Crescendo的收购。

苹果公司

苹果公司,原称苹果电脑公司,核心业务是电子科技产品。苹果的Apple II于1970年代助长了个人电脑革命,其后的Macintosh接力于1980年代持续发展。最知名的产品是其出品的Apple II、Macintosh电脑、iPod音乐播放器、iTunes商店、iPhone手机和iPad平板电脑等。在高科技企业中以创新而闻名。2011年2月,苹果公司打破诺基亚连续15年销售量第一的地位,成为全球第一大手机生产商。2011年8月10日苹果公司市值超过埃克森美孚,成为全球市值最高的上市公司。2012年2月3日,苹果超过惠普,成全球最大PC厂商。

5。超级电子计算机

超级电脑,即超级计算机,通常是指由数百数千甚至更多的处理器(机)组成的、能计算普通个人计算机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度,把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下,人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。

世界各国都非常关注对超级计算机技术的应用与开发,美国IBM、日本NEC、中国曙光都已推出自己的超级计算机。两个相比较,以美国两院院士、“世界超级涡轮式刀片计算机之父”陈世卿博士为首的专家团队回归祖国后研发出的超级计算机还是世界最尖端的。

新一代的超级计算机采用涡轮式设计,每个刀片就是一个服务器,能实现协同工作,并可根据应用需要随时增减。单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒,理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒,实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%,是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计,它实现了存储和运算的分开,确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响,保障了存储信息的安全,真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

美国超计算机走鹃

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。随着超级计算机运算速度的迅猛发展,它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。中国现阶段超级计算机拥有量为22台(中国内地19台,香港1台,台湾2台),居世界第5位,就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位,但就超级计算机的应用领域来说中国和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为工业、科研和学术等领域服务已经成为研究发展的一个重要课题。超级计算机是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。中国超级计算机及应用的发展为科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

超级电脑“沃森”(Watson)由IBM公司和美国德克萨斯大学历时四年联合打造,电脑存储了海量的数据,而且拥有一套逻辑推理程序,可以推理出它认为最正确的答案。IBM开发沃森旨在完成一项艰巨挑战:建造一个能与人类回答问题能力匹敌的计算系统。这要求它具有足够的速度、精确度和置信度,并且能使用人类的自然语言回答问题。这一系统没有连接至互联网,因此不会通过网络进行搜索,仅靠内存资料库作答。目前沃森使用了机器学习的技术,已经具有一定的学习能力;不过这个学习还是有指导的,完全的自学习能力还有待进一步研究和开发。

超级电脑沃森

国防科学技术大学通过与天津滨海新区密切合作,2009年研制成功了我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”。在中国高性能计算机TOP100组织今天在此间公布的2009年度前100强排名中,“天河一号”千万亿次超级计算机系统”位居榜首。

天河一号

“天河一号”诞生,是我国战略高技术和大型基础科技装备研制领域取得的一项重大创新成果,实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越,使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。

国防科技大学成功研制出峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机。中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。“天河一号”问世,是我国高性能计算机技术发展的又一重大突破,为解决经济、科技等领域重大挑战性问题提供了重要手段,对提升综合国力具有重要战略意义。

知识卡片:

陈世卿

陈世卿,英文名为Steve Chen,1944年出生,华裔美国人(台湾外省人后代),电脑工程师与先驱者。

陈世卿出生于福建南平,父亲为中华民国军人。隔年中华民国政府接收台湾,全家迁移到高雄。于台湾大学电机系取得学士学位,两年后前往费城维拉诺瓦大学攻读硕士,1972年再于伊利诺伊大学香槟分校得到博士学位。

他于1979年加入西摩·克雷的克雷研究公司(后来的克雷公司),最有名的事迹为主导克雷X-MP超级电脑设计。他后来在1987年离开克雷研究公司。

科技记者约翰·马可夫于《纽约时报》曾宣称陈世卿是“1980年代替科技先驱者西摩·克雷工作时,美国最耀眼的超级电脑设计师之一”。

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