摩尔定律知识汇总
已经稳固运行了 50 年之久的摩尔定律就将迎来终结，但这背后也蕴藏着大量的机会。原文来自 Rodney Brooks 的博客。
摩尔定律到底从何而来
Moore, Gordon E., Cramming more components onto integrated circuits, Electronics, Vol 32, No. 8, April 19, 1965.
Electronics 是一本 1930 年到 1995 年期间出刊的贸易期刊。1965 年，戈登·摩尔(Gordon Moore)发表于上的一篇长达四页半的文章可能是这本期刊最著名的文章了。这篇文章不仅阐明了一个趋势的开始，而且这种趋势逐渐成为一个目标/法则，统治了硅基电路产业(这是我们的世界中每一个数字设备的基础)五十年。摩尔是加州理工学院博士，是 1957 年成立的仙童半导体公司的创始人之一，同时自1959 年起担任该公司的研发实验室主任。仙童是以制造硅基半导体起家的，当时大多数半导体还是以锗为材料的，这种半导体工艺非常缓慢。
你可以从网络上搜到大量声称其原稿复印件的文件，但是我注意到其中有一些所谓的原稿中的图是重新画上去的，与我一直看到的原稿有些不同。下面我将再现原稿中的两张图表，据我所知，我的这份复制版是该杂志原稿的唯一复制版本，没有手动/人工的痕迹。
首先我要再现的是摩尔定律起源精华。然而，该论文中还有一个同样重要的早期图表，预测可能出现的硅基功能电路的未来产量。它的实际数据比这个少，而且正如我们所看到的，这张图表包含了真实的未来。
这是一张关于集成电路上元件数量的图。集成电路是经由一个类似于印刷的过程生产出来的。光以数种不同的模式打到薄薄的硅晶圆(wafer)上，同时会有不同的气体填充进它的气囊中。不同的气体会在硅晶圆表面引起不同的光致化学反应，有时会沉积某些类型的材料，有时会腐蚀材料。有了能塑造光线的精确光掩模(mask)，精确控制好温度和曝光时间，就能打印出一个二维电路。该电路上有晶体管、电阻和其它元件。其中很多可能是在单个晶圆上一次成型的，就像许多字母在一页纸上一次性印刷一样。在任意一个做好的晶圆上电路上，其良率是质量合格的芯片占一个晶圆上芯片总数的比例。然后这块硅晶圆会被切成几块，每一块上都包含了一个芯片，而且每一个电路都放在自己的塑料封装中，只露出几只小「腿」作为连接线，如果
你观察一张过去四十年里芯片版图，你会上面充满了大量的集成电路。
单个集成电路中的元件数量很重要。既然集成芯片是打印出来的，过程中就没有人工的痕迹，这不同于早期的电子产品，其中的每个元件都需要手工放置和添加。现在一个包含了多个集成电路的复杂电路仅需要手工组装这些集成芯片就可以了，而且后来这道工序也很大程度上了。只要有一个良率不错的生产过程，那么造出一块单个集成芯片的时间就是恒定的，不管组件的数量是多少。这意味着总共需要手工或者机器连接的集成芯片数量较少。所以，就像摩尔那篇论文的标题所说，把更多的元件集成到一个单个集成芯片上是一个很好的主意。
该图竖轴表示的是一块集成芯片上的组件数的以 2 为底的对数，横轴表示的是年份。左起一直向上延伸的每一个缺口都会将元件的数量增加一倍。所以 3 指的是 2 的三次方，等于 8，13 指的是 2 的 13 次方，等于 18192。从 1962 年到 1972 年，元件数量增加了 1000 倍。
这里有两件事需要注意
第一是摩尔这里讨论的是一块集成电路上的元件，不仅仅是晶体管的数量。一般来说元件的数量比晶体管要多出很多，虽然这一比率会因为使用不同基本类型的晶体管而随着时间的推移下降。但在后来的几年里，摩尔定律经常变成纯粹的晶体管计数。
另一件事是 1965 年发表这张图中只有四个真实的数据点。而在1959 年组件的数量是 2 的零次方，也就是 1，根本算不上是一块集
成电路，因为那只是单个电路元件——那时集成芯片尚未发明。所以这是一个空数据点。之后他绘制了四个实际数据点，我们假设是从仙童公司可能产生的数据中采集的。1962、1963、1964、1965 这四个年份对应的数据点分别是 8、16、32 和 64。
这里面的机制是什么，它怎么能起作用的?它能起作用是因为它在数字域中，也就是 yes 或 no 的域，0 或 1 的域。
在这篇四页半页的文章的后半页，摩尔解释了他的预言的局限性。他说对于一些东西，如储能，他预测的趋势就不起作用。能量占用一定数量的原子和电子来储存一定数量的能量，所以你不仅不能随便改变原子的个数还需要存储相同量的能量。同样，如果你有一个半加仑的牛奶容器，你不能在里面放一加仑牛奶。
然而基本的数字抽象是 yes 或者 no。集成芯片中的电路元件只需要知道先前的元件是 yes 还是 no，不管是否存在电压或电流。在设计阶段一决定多少伏特或安培以上为 yes，多少以下为 no。这些数字之间需要有一个很好的分割，区分出一个显著的中间区域与最大值区域或最小值区域。但是区域的幅度不会有什么影响。
我喜欢把它想象成一堆沙子。桌子上有或没有一堆沙子?或许我们需要确定一下大概多少沙子才能算得上是一堆沙子。但是正常情况下，
把一堆沙子减半，我们仍然可以说桌子上有一堆沙子。
然后我们能再次将这个数量减半。并且，yes 或 no 的数字抽象依然可以起作用。我们还可以再减半，同样没问题。就这样，一次一次一次减半下去。
这就是摩尔定律的原理，最初的定理是这样描述的：我们将会看到集成芯片上的元件数量每年增加一倍，从 1965 年到 1975 年持续 10 年。
其他版本的摩尔定律接踵而至;这些定律都是关于翻倍的，但是有时翻倍的是其他东西，并且翻倍需要的时间常数会稍长。最流行的版本是晶体管数翻倍、晶体管的开关速度翻倍、单个芯片上的存储空间翻一倍、计算机的二级内存翻一倍——其最初是在机械磁盘上，但是最近五年已经升级成固态闪存的形式。还有很多其他的版本。
让我们暂时回到最初版的摩尔定律。一块集成芯片上的元件是分布在一块二维硅晶圆上的。因此，为了使相同数量的硅的数量增加一倍，就需要将每单位面积的元件数量增加一倍。那就意味着一个元件的大小，在硅晶圆的每一个线性维度上要降低到原来的二分之一。反过来，那就是说，摩尔知道每个元件的线性维度会逐年下降 71%。
但是为什么会限制在每年两倍的数量上?考虑一下上面提到的沙堆模拟，为什么不能是四分之一或者十六分之一堆的沙子作为基数呢?当你缩小元件的尺寸(通常称为 feature size，特征尺寸)时，问题就又回到某个集成芯片的良率上，也就是合格集成芯片的数量。随着特征尺寸越来越小，芯片制作过程中广每一步的光的投射模式的对准需要更加精确。因为√2=1.41，当你将特征尺寸减半才能得到更好的良率。而且因为材料中的杂质也会被带到芯片中，从循环中的气体中而来并且经过光化学反应的材料，因此气体必须是高纯度的，这样每个元件中的留存的坏原子才会更少。摩尔定律最初的版本中隐晦提到生产设备有望在下面的 10 年中，每年提升 29%。
在后来多种版本的摩尔定律中，翻倍的时间常数延伸到 2 年，甚至还要长一点。但是处理设备会在每个周期提升 29%。
要见识摩尔定律原理的魔力，让我们先来看看 25 次翻倍。该设备必须用比它小√2 的 25 次方倍的东西操作，即，大约小 5793 倍。然而我们可以在单个芯片上安装 2 的 25 次方个组件，其数量可以达到 33,554,432 倍之多。我们设备的精确度已经提升了 5793 倍，但是，由于线性对区域的影响，在原来 5793 倍的基础上，这一数字进一步加速了 5793 倍。这就是摩尔定律收益的来源。
Moore 只是在最初的论文中隐晦地提出了这一定律，设备在接下来十
年内逐年得到 29% 的提升。事实上，翻倍所用的时间常数会更长。
现在终于到头了。并不是因为设备良率的精确度不再提升了。不是的。而是因为我们拿来做比喻的沙堆变得小到里面只有一粒沙子了。
戈登·摩尔令人难以置信的洞察力
或许让人印象最深刻的是摩尔对该定律对世界产生的巨大影响的远见。下面是他文章中的第二段的第一句话：集成芯片会带来很多令人惊讶的技术，比如家用计算机，或者至少是终端连接在中央自动计算控制中心上的计算机，以及个人便携式通讯设备。
摩尔提到的这些东西在 1965 年都算的上惊世骇俗。当时所谓的「微型计算机」还是桌子那么大的，用起来通常还要接一些外围设备，如磁带机、读卡器或打印机，这样的机器是很难进入日常家用厨房的，即便是把冰箱、烤箱和水池都扔出去，也很难放得下它。当时的绝大多数人还没有见过计算机，跟计算机互动过的人就更少了。而且通常情况下，使用这种设备的人需要把打孔卡片一张张拆开，然后当人把卡片都放入机器后，一天以后才能打印好。
以今天的标准来看，当时汽车电子系统非常简单，大约只有 6 个开关，若干个简单机电装置驱动转向指示，有挡风玻璃雨刮器，「分电
盘」定时点燃火花塞——在自动电子设备中每一个单独的功能产生的丝毫机械都能大到用肉眼看见。当时的个人沟通设备还是转盘拨号电话机，一个家庭一部，牢牢地固定在墙上。
顺便提一下，集成芯片做成的第一台计算机是用于阿波罗任务的制导系统计算机，命令模块(Command Module)中一台，月球登陆器(Lunar Lander)上一台。这些集成芯片都是由戈登·摩尔的仙童半导体公司制造的。第一版的计算机上有 4100 个集成电路，每一块都有一个 3 输入或非门(NOR gate)。1968 年第一台功能更强大的载人飞行器仅有 2800 块集成芯片，每块芯片上有两个 3 输入或非门。摩尔定律在初具成形时就已经开始影响月球了。
一点题外话
原版的杂志文章中有这么一个漫画：
在摩尔定律 40 周年庆上，我问摩尔博士这幅漫画是不是出自他自己
的创意。他回答说此事与他无关，文章中出现这个卡通也让他很吃惊。
我找不到关于这幅漫画来源的丝毫线索，我猜想是这幅漫画的作者可能对我上面引用的这句话有些不满。漫画中的场景设在一个百货商店中，当时美国百货公司通常有一个「Notions」柜台区，我自己没有去过这样的地方，因为现在已经没有了(我是 1977 年到的美国)。看起来，Notions 像是卖服饰用品的，比如一些用于缝纫的徽章、棉线、彩带等常用品。另一边是化妆品专柜。而这两个专柜的中间是便携式家用电脑专柜，售货员手里正拿着一台电脑。
我猜这位漫画家是想借此取笑摩尔的那个想法，试图指出它的荒谬。然而 25 年后一切都过去了，当时百货店里卖的东西也烟消云散了。买化妆品的专柜还在那里，notions 的柜台早已不见踪影。这位漫画家只看到了他眼前的东西，却看不见未来的趋势。
摩尔定律中有很多不同的形式，不只是他最初提出的单个芯片上的元件数量。
在摩尔定律中，关于芯片运行速度有多快的说法有很多版本，其中一个是，晶体管越小，开关的速度越慢。同时关于 RAM存储量运行计算机的主内存有多少。还有关于文件存储和磁盘驱动大小和速度也有多个版本。
多个摩尔定律混在一起对技术如何发展产生了巨大的影响。我会讨论这种影响的三种模式：计算机设计中的竞争、协调和从众现象。
竞争
内存芯片是数据和程序运行时的存储位置。摩尔定律适用于单个芯片可以存储的内存字节数，字节数通常是定期地四倍数的增长。因为是四倍的增长，所以硅晶圆代工厂的成本就会长时间内下降，这样一来可以保持盈利了(今天，一家硅晶圆代工厂的资本成本大约是 70 亿美元!)，此外还需要将每个 memory cell 在每个维度上增加一倍，以保证设计的平衡，因此这就又增加了四倍。
在早期的台式电脑的内存芯片中 2 的 14 次方(16384)个字节，当时的内存芯片是 RAM(随机存取存储器，即内存中的任何位置都需要同样长的访问时间，没有快慢之分)，而且这样大小的芯片被称为 16K 芯片，K 不是整好的 1000，而是 1024(即 2 的 10 次方)。很多公司都生产过 16K 的 RAM 芯片。但是他们从摩尔定律中学到的唯一一样东西就是市场上何时有望出现 64K RAM 的芯片何时会出现。所以他们也了解自己必须要做什么才能保持竞争优势，他们也知道何时需要做好供工程师设计新机器的样品。他们会早早准备好芯片只要新机器一出来，就等着设计安装上去。他们还能判断出在什么时间值得需
要付出什么样的代价以在竞争中保持一点领先优势。每家公司都了解这个游戏(事实上，关于摩尔定律的时钟什么时候需要调慢一些，他们已经达成了一致)，他们竞争的是作战效率。
协作
MIT科技评论曾经发文谈论过摩尔定律的终结。如果你是一名设计师，要为台式机器设计一个新的计算机机箱，或者其他类似的数字机器，你可以调查一下打入计算机市场的某个好时机，了解各种大小的 RAM 内存所需要的电路板空间有多大，因为你已经知道了每个芯片有多少字节空间可用。你知道了磁盘空间的大小与其价格和尺寸的关系(磁盘直径的大小会随着其存储总量的提高而提高。)你会清楚最新的处理器芯片的运行速度会有多快。你会知道各种分辨率的显示器的价格。所以，当你打算向市场投放新型计算机时，你可以提前几年结合这些数字了解什么样的选择和配置是有潜力的。
销售此款计算机的公司或许可以造出一两个关键芯片，但是大部分元件还得从供应商那里买。摩尔定律的周期性能让他们不用担心会突然出现一个颠覆性产品而打乱自己的业务流程和计划。这才是让数字革命按部就班继续下去的根源所在。每件事都是有顺序可以预测的，所以很少遇到盲阱。在整个人类历史上的任何技术领域，我们或许拥有了一个持续性和可预测性最强的进步通道。
计算机设计中的从众心理
但是这种好处带来的一些影响也可以被看做是负面的(尽管我相信有人会争辩说其好处是不折不扣的)。我将把其中之一作为讨论摩尔定律所深刻影响的第三件事情。
当中央处理器能够被置于一张芯片(见下面的英特尔 4004)中时，通用计算机设计的一个特定形式出现了，很快，芯片上的这些处理器(即众所周知的微处理器)就可以支持通用架构，即冯诺依曼架构。
这种架构的一个显着特点是：有一个很大的 RAM 内存包含着 RAM 芯片中产生的指令和数据，我们在上文谈到了这个内容。内存被组织成可进行连续索引(或寻址)的位置区域，每个位置都包含同一数量的二进制比特信息或数字。微处理器本身有一些专门的存储单元(称为寄存器/ registers)和一个可进行加、乘、(最近出现的)除运算的运算单元等。其中一种专门的寄存器被称为程序计数器(Program Counter/PC)，它为当前指令保留内存中的一个地址。CPU 在当前的指令位置上查看比特信息的模式并将其解码成所应执行的操作。这个行为可能是为了取回 RAM 中的另一个位置，并将其放进某个专门的寄存器中(这个过程称为负载/LOAD)，或是为了将内容发送到其他方向(STORE)，或是为了将两个特殊寄存器中的内容输送到运算单元中，
接着对该单元的输出数据求和，将其存储在另一个专门的寄存器中。然后中央处理单元增加其 PC 的数量并查看下一个连续寻址指令。一些特殊指令可以改变 PC 并使机器转去执行程序的其他部分，这个就是分支(branching)。例如，对于存储在 RAM 中的某个连续值数组，如果其中一个专门的寄存器被用来计数其求和元素的数量，那么紧跟在加法指令后面的就有可能是一条递减计数寄存器的指令，然后在程序早期进行合并，执行另一个负载，如果该计数寄存器仍然大于零就进行添加。
绝大多数数字计算机都是这样。其余例外都只是黑客们使其运行得更快，但本质上仍然与此模型类似。不过请注意，冯诺依曼计算机以两种方式使用 RAM——用以包含程序中的数据以及包含程序本身。我们稍后再谈这一点。
由于摩尔定律的所有版本都在坚定地运作以支持这个基本模型，要想打破它十分困难。人类的大脑肯定不会这样工作，所以似乎存在其它一些强大的方法来组织计算。但是试图改变基本组织是一件危险的事情，因为基于现有架构的摩尔定律将势不可挡地继续运作下去。尝试新事物最有可能使发展倒退几年。因此，诸如来自 MIT 人工智能实验室(变成了至少三个不同的公司)的 Lisp Machine 或 Connection Machine 和日本第五代计算机计划(其研究了两种非常规的思想：数据流/ data flow 和逻辑推理/logical inference)等勇敢的大规模
实验都失败了，因为之前长时间的摩尔定律效应使传统计算机的性能翻了一番又一番，其效果超越了新机器的诸多高级功能，而软件却可以更好地模拟新思路。
大多数计算机架构师被锁在了已存在了几十年的传统计算机组织中。他们竞相改变指令的编码，使程序在每平方毫米上的执行效率略高一点。他们竞相更改策略，以求在主处理器芯片上缓存更大、更多的 RAM 内存副本。他们竞相探讨如何在一张芯片上放置多个处理器、如何在一张同时运行有多个处理器单元的芯片上共享 RAM 中的缓存信息。他们竞相研究如何使硬件在运行着的程序中更好地预测未来决策，从而可以在白费心机之前预先进行下一个计算。但是基本上，他们都被锁在了计算的同一种方式上。三十年前，有几十种详细的处理器设计，但现在只有少数几个类别：X86、ARM 和 PowerPC。X86 大多是台式机、笔记本电脑和云服务器。ARM 多用于手机和平板电脑。你可能会用一个 PowerPC 来调整汽车的所有引擎参数。
图形处理单元(Graphical Processing Units/GPU)是打破摩尔定律枷锁的一个引人注目的例外。它们不同于冯诺依曼机。为了获得(特别是在游戏中)更好的视频图像性能，摩尔定律主导下的主处理器已变得越来越好，但是底层模拟也在变得越来越好，这并不足以提高实时渲染的效果。这种情况催生了一种新型的处理器。它对于通用计算不是特别有用，但是在(进行屏幕上的图形化渲染所需要的)数据流的加
法和乘法运算方面被优化得很好。至此，一个新型的芯片被添加到摩尔定律池中，远远晚于传统的微处理器、RAM 和磁盘。新的 GPU 没有取代现有的处理器，而是作为图形渲染所需要的合作伙伴被添加进来。我在这里提到 GPU 是因为原来它们对另一种类型的计算(在过去三年中已经变得非常流行)很有用处，这正成为摩尔定律还未结束的一个论点。我仍然认为它会终结，下一节将回到 GPU 的话题。
我们确定它会结束吗?
如前所述，我们将一堆沙子分成两半，却没法再分那最后一粒，这就是目前的境况，我们面对的是一粒沙子，传统意义上的戈登·摩尔定律已经结束了。
前面我谈到了集成电路的特征尺寸(feature size)及其密度变化。1971 年，戈登·摩尔在英特尔，他们推出了其第一个单芯片微处理器 4004 ——12 平方毫米大小的芯片上分布有 2300 个晶体管，特征尺寸为10μm。这意味着该芯片上任何组件的最小可分辨尺寸是千分之一毫米。
此后，特征尺寸有规律地降低，一定面积上的组件数量定期翻一番。尽管该期限正在逐渐延长。在摩尔最初发表该定律的年代，芯片革新周期是一年。现在是两年多一点。在 2017 的第一季度，我们期望在
大众市场上看到第一款特征尺寸为 10nm 的商用芯片产品，连 1971 年的千分之一都不到，或者说它是摩尔定律 46 年来生效了 20 次的成果。有时技术飞跃得比以往更快一些，因此10 μm 到 10nm 之间实际上只有 17 次飞跃。你可以在维基百科上查看详细内容。2012 年时特征尺寸是 22nm，2014 年是 14nm，现在到了 2017 年的第一个季度，我们将会看到 10nm 特征尺寸的芯片被送到终端用户手中，并有望于 2019 年左右看到 7nm 的产品问世。仍有一些活跃的研究领域致力于解决 7nm 特征尺寸的难题，不过业界却对此信心十足。有预言说 2021 年会突破 5nm，然而就在一年前，能否解决与此相关的工程问题及其在各行业中的经济可行性如何还存有很大的不确定性。
5nm 只有大约 20 个硅原子的大小。如果再小的话，该种材料就会受到量子效应的主导，经典物理学性质则会开始坍缩。这就是我所说的沙堆只剩一粒沙子的情况。
今天的微处10)s 的时间内可以传播 30 mm(一英寸多点，和今天的一个大芯片的尺寸差不多)，这个时间不低于一百亿分之一秒。
当前最快的处理器的时钟速度是 8.760 GHz，这意味着在信号从芯片的一边传播至另一边的时间内，芯片的这一边已经开始转移下一个信号了。这使得单芯片微处理器的同步性成为了一个噩梦，而一个设计
师充其量只能提前知道来自处理器不同部分的不同信号会迟到多久，并相应地尝试进行设计。所以与其把时钟速度加快(这也很难)，不如将单芯片微处理器做得更大、加上更多晶体管，让它在每个时钟周期内做更多事情，在过去的几年里，我们已经看到大尺寸芯片朝着「多核(multicore)」方向发展，一片芯片上有着 2、4 或 8 个独立的微处理器。
多核保存了「每秒执行的操作数」(摩尔定律的说法)，但是该过程牺牲了简单程序的同等程度的加速执行性能——你不能简单地在多个处理单元上同时运行某一个单一的程序。对于试图同时运行很多任务的笔记本电脑或者智能手机来说，这种牺牲影响不大，因为通常会有足够多需要立即完成的不同任务被分包给同一芯片上的不同内核，从而使其得到充分利用。但是除了用于特殊计算的任务，当核数量增加几倍时情况就不同了。在芯片被闲置时，加速便开始消失，因为没有足够多的不同任务需要被执行。
尽管我在上文中提出了为什么摩尔定律将会终结于芯片的相关论据，仍然有许多人表示不认同，因为我们打算通过多核和 GPU 来找到少数原子约束问题的解决方法。但我认为这大大改变了定义内容。
这是 DFJ (Draper Fisher Jurvetson)投资公司的创始人 Steve Jurvetson 最近发表在其 Facebook 主页上的一张图表。他说这是由
Ray Kurzweil 编写的对早期图表的一个更新。
图表左轴是每秒每单位美元的计算次数(以对数标度)。它代表了计算随时间推移的价格下降指数。20 世纪 40 年代有一些特殊用途的计算机，比如布莱切利园(Bletchley Park，又称 X 电台)为破译密码而建造的电磁计算机，它到了 50 年代就成为了通用型的冯诺依曼计算机并一直保持到了图表最后的几个时间点。
图中的最后两个点都要归功于 GPU ：GTX 450 和 NVIDIA Titan X。Steve 没有标记出其之前的几个点，但是在我能搜索到的(有很多)每一张早期版本的图表中，2010 年后的点都要归功于多核。首先是双核，然后是四核，比如英特尔四核 i7 处理器。
GPU 之所以存在以及人们对它感到兴奋的原因是：除了图形处理，它们在另一个时髦的计算领域也表现不凡——深度学习——一个最初被称为反向传播神经网络的东西——最近在技术领域产生了巨大的影响。它使得语音识别技术在过去三年间取得了飞快发展，从而令苹果的 Siri、亚马逊的 Echo 和 Google Home 成为了实用且令人满意的程序和设备。它也使得图像标记的质量比 5 年前提高了一大截，还有自动驾驶汽车的一部分态势感知实验，使用了众多的道路场景来训练网络。深度学习的训练阶段通常是在云端的数百万个样本之上进行的。它产生了几百万个数字，代表着所习得的网络。然后当它在识别一个单词或标记一张图像时，输入数据会被送入某个程序，执行数百万个乘法和加法运算从而触发该网络的生成。巧合的是，GPU 只有在网络以这种方式被构建的情况下才能达到最优的性能，所以我们预计会有更多网络被纳入到我们的汽车中。GPU 制造商的春天来了!而GPU 可以做庞大计算的这种能力在任何问题上都表现欠佳。但它们在深度学习网络方面表现优异，而深度学习正迅速成为这十年的技术发力点。
我们确定无疑地声称着会继续看到指数式增长之时(如图)，正是被测量量已经发生改变之时。这有点像是在变戏法。
我认为这种变化会产生非常大的影响。
2017年公需科目大数据考试所有测试题答案 网络时代的国家治理 1. 林雅华博士认为，“治理”是一个全新的政治概念，它既不同于“统治”，也不同于“管理”。（正确） 2. 互联网时代最为典型的特征是扁平化、单一向度。（错误） 3. 林雅华博士认为，《舌尖上的中国》系列节目之所以获得成功，是网络时代的国家治理让民众参与进来的有效体现。（正确） 4. 网络时代的国家治理应以文化人、以德化人、以礼化人。（正确） 5. 林雅华博士认为，在越来越复杂化的现代社会中，我们庞大的国家机器也许无法面面俱到，如果能够广泛地征集群众的智慧，对国家治理而言不失为有效之道。（正确） 6. 我国下列哪些城市曾因PX项目问题发生过群体性事件？（多选题）（ABCD） A.大连 B.镇海 C.昆明 D.厦门 7. 茂名PX事件发生后，下列哪个学校的化工系学生在网上进行了一场“PX词条保卫战”？（单选题）（清华） 8. 林雅华博士指出，在网络时代，电子政务的发展刻不容缓。（正确） 9. 美国首个联邦首席信息官是下列哪位总统任命的？（单选题）（奥巴马）
10. 林雅华博士指出，Windows XP“停服”事件是一个事关我国信息安全的重大事件。（正确） 11. 林雅华博士指出，目前中国的是一个复杂社会，是一个转型社会。（正确） 大数据改变未来（学习笔记） 1. ENIAC诞生于哪一年？（1946年） 2. 大数据仅仅是指数据的体量大。（错误） 3. 吴军博士认为，所有未来的公司，某种程度上都是大数据公司。（正确） 4. 计算机是根据逻辑推理来回答天为什么是蓝色的。（错误） 5. 吴军博士认为机器无法取代人类成为放射科医生。（错误） 6. 大数据的思维会把原来销售的概念变成服务的概念。（正确） 7. 吴军博士认为，彻底解决保护个人隐私的问题，需要一些新的方法，比如双向监督的方法。（正确） 大数据在交通方面的应用（学习笔记） 1. 根据周琦老师所讲，高德交通信息服务覆盖（110）多个城市以及全国高速路网。 2. 根据周琦老师所讲，将大数据智能化融入高德地图，能够提供更精准的到达时间预测和实时躲避拥堵功能。（正确） 3. 根据周琦老师所讲，通过索引技术，在分析具体问题时，可以回调出每条道路对应 时刻的通车轨迹。（正确）
信息技术基础高考知识点大纲 第一章信息与信息技术 1．1信息及其特征 信息无处不在 1.物质、能源和信息（information）是人类社会的三大要素。 2.信息指数据（data）、信号、消息中所包含的意义。 3.信息是事物的运动状态和关于事物运动状态的描述。 4.世界上的万事万物都在不停地运动、变化，万事万物里都有信息。 5.信息是指对消息接受者来说是预先不知道的东西，所以具有“不确定性”。 信息的载体和形态 1．信息本身不是实体，必须通过载体才能体现，但不随载体的物理形式而变化。 2．语言、文字、声音、图像和视频等是信息的载体，也是信息的常见表现形态。 3．纸张可以承载文字和图像，磁带可以承载声音，电视可以承载语言、文字、声音、图像和视频，所以也把纸张、磁带、广播、电视、光盘、磁盘等称为信息的载体。 4．相同的信息，可以用多种不同的载体来表示和传播。 5．不存在没有载体的信息。 信息的五个特征 1．信息的表示、传播、储存必须依附于某种载体，载体就是承载信息的事物。 2．信息是可以加工和处理的。信息也可以从一种形态转换成另一种形态。 3．信息可以脱离它所反映的事物被存储和保留和传播。 4．信息是可以传递和共享的。信息可以被重复使用而不会像物质和能源那样产生损耗。 5．信息具有时效性。 1．2信息的编码 1.信息的代码：把用来表示信息的符号组合叫做信息的代码。 2.计算机只能识别和处理由“0”、“1”两个符号组成的数字代码。或称计算机只能识别机器语言。 3.冯·诺依曼：数据和程序都应采用二进制代码表示。 4.基本单位：字节，Byte简写“B”；最小单位：位，bit简写“b”。 5.1B=8b；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB。 6.n位能最多表示2n个数，能表示的最大十进制数是2n-1。 7.进位制标识：二进制（B），十进制（D），十六进制（H） 8.二进制进位规则：逢二进一。 9.十六进制转换为二进制时，每一位十六进制数对应4位二进制数，反之相同。 如7FH=01111111B。其中H和B是进制标识符。 10.二进制——十进制：按权展开。如（110101）2=1*25+1*24+1*22+1*20=53 11.十进制——二进制：除2取余法。如26=（11010）2 1．2．2字符编码：1．计算机内的英文字符编码采用ASCII码，即美国国家信息交换标准码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。该编码使用一个字节（byte）中的后7位二进制数， 最左用“0填充”，可以表27=128种编码。
半导体物理刘恩科答案（可编辑）第一题: 摩尔定律:一个芯片上的晶体管数目大约每十八个月增长一倍。 噪声容限:为了使一个门的稳定性较好并且对噪声干扰不敏感，应当使“0”和“1”的区间越大越好。一个门对噪声的灵敏度是由低电平噪声容限NML和高电平噪声容限NMH来度量的，它们分别量化了合法的“0”和“1”的范围，并确定了噪声的最大固定阈值: NML VIL - VOL NMH VOH - VIH 沟道长度调制:在理想情况下，处于饱和区的晶体管的漏端与源端的电流是恒定的，并且独立于在这两个端口上外加的电压。但事实上导电沟道的有效长度由所加的VDS调制:增加VDS将使漏结的耗尽区加大，从而缩短了有效沟道的长度。 开关阈值:电压传输特性(VTC)曲线与直线Vout Vin的交点。 扇入:一个门输入的数目。 传播延时:一个门的传播延时tp定义了它对输入端信号变化的响应有多快。它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。由于一个门对上升和下降输入波形的响应时间不同，所以需定义两个传播延时。tpLH定义为这个门的输出由低至高翻转的响应时间，而tpHL则为输出由高至低翻转的响应时间。传播延时tp定义为这两个时间的平均值:tp tpLH+tpHL /2。 设计规则:定义设计规则的目的是为了能够很容易地把一个电路概念转换成硅上的几何图形。设计规则的作用就是电路设计者和工艺工程师之间的接口，或者说是他们之间的协议。设计规则是指导版图掩膜设计的对几何尺寸的一组规
定。它们包括图形允许的最小宽度以及在同一层和不同层上图形之间最小间距的限制与要求。 速度饱和效应:对于长沟MOS管，载流子满足公式:υ -μξ道的电场达到某一临界值ξc时，载流子的速度将由于散射效应(即PN结反偏漏电和亚阈值漏电。 动态功耗的表达式为:Pdyn CLVdd2f。可见要减小动态功耗可以减小Vdd，CL 及f。 减小Vdd，可以采用降低电压摆幅的方法，用NMOS代替PMOS，利用阈值损失，使Pdyn CLVdd(Vdd-Vt)f。Vdd降低是实现低压低功耗设计的有效办法，但是Vdd降低，会影响电路性能，例如噪声干扰作用会增大。 减低CL，包括本征电容、扇出电容、及引线电容。合理设计版图，减小寄生电容。 降低f，频率降低会影响系统性能，因此要折中考虑。 第三题: 第四题:a Nmos:VGS 2.5V，VDS 2.5V 饱和 ID k’/2 W/L VGS-VT 2 1+λVDS 115×10-6/2 2.5-0.43 2 1+0.06×2.5 283.3μAID k’ W/L [ VGS-VT VDSAT-VDSAT2/2] 1+λVDS 146μA Pmos:VGS -0.5V，VDS 5V夹断饱和ID k’/2 W/L VGS-VT 2 1+λVDS 30×10-6/2 0.5-0.4 2 1+0.1×1.25 0.17μA b Nmos:VGS 3.3V，VDS V 1)若不考虑速度饱和，则晶体管工作在线性区 ID k’ W/L [ VGS-VT VDS-VDS2/2] 115×10-6[ 3.3-0.43 2.2-2.22/2]
? 1.根据涂子沛先生所讲，摩尔定律是在哪一年提出的？（单选题1分）得分：1分 o A.1988年 o B.2004年 o C.1965年 o D.1989年 ? 2.2015年，贵阳市的呼叫服务产业达到（）坐席。（单选题1分）得分：1分o A.3万 o B.5万 o C.10万 o D.20万 ? 3.以下说法错误的是哪项？（单选题1分）得分：1分 o A.大数据的思维方式遵循因果逻辑推理 o B.摩尔定律是戈登?摩尔提出的 o C.图灵测试是阿兰·图 o D.ENIAC于1946年诞生 ? 4.茂名PX事件发生后，下列哪个学校的化工系学生在网上进行了一场“PX词条保卫战”？（单选题1分）得分：1分 o A.北大 o B.清华 o C.浙大 o D.复旦
? 5.促进大数据发展部级联席会议在哪一年的4月13日召开了第一次会议？（单选题1分）得分：1分 o A.2014年 o B.2015年 o C.2013年 o D.2016年 ? 6.根据涂子沛先生所讲，哪一年被称为大数据元年？（单选题1分）得分：1分o A.2012年 o B.2010年 o C.2008年 o D.2006年 ?7.数据、信息与知识三者之间的变化趋势是（单选题1分）得分：1分o A.价值先增后减 o B.价值递减 o C.价值递增 o D.价值不变 ?8.具体来说，摩尔定律就是每（）个月，产品的性能将提高一倍。（单选题1分） 得分：1分 o A.18 o B.16 o C.12 o D.6
?9.“（）大数据交易所”2015年4月14日正式运营，目前，交易所已有包括京东、华为、阿里巴巴等超过300家会员企业，交易总金额突破6000万元。（单选题1 分）得分：1分 o A.毕节 o B.安顺 o C.贵阳 o D.遵义 ?10.（）说明如果联网越多，从介入方式、技术上越来越突破，则网络规模越大、成本越低，网络的成本可能会趋向于零。（单选题1分）得分：1分o A.吉尔德定律 o B.摩尔定律 o C.梅特卡尔夫定律 o D.新摩尔定律 ?11.以下说法错误的是哪项？（单选题1分）得分：1分 o A.大数据会带来机器智能 o B.大数据不仅仅是讲数据的体量大 o C.大数据的英文名称是large data o D.大数据是一种思维方式 ?12.美国首个联邦首席信息官是下列哪位总统任命的？（单选题1分）得分：1分 o A.克林顿 o B.奥巴马 o C.小布什
摩尔定律知识汇总 已经稳固运行了 50 年之久的摩尔定律就将迎来终结，但这背后也蕴藏着大量的机会。原文来自 Rodney Brooks 的博客。 摩尔定律到底从何而来 Moore, Gordon E., Cramming more components onto integrated circuits, Electronics, Vol 32, No. 8, April 19, 1965. Electronics 是一本 1930 年到 1995 年期间出刊的贸易期刊。1965 年，戈登·摩尔(Gordon Moore)发表于上的一篇长达四页半的文章可能是这本期刊最著名的文章了。这篇文章不仅阐明了一个趋势的开始，而且这种趋势逐渐成为一个目标/法则，统治了硅基电路产业(这是我们的世界中每一个数字设备的基础)五十年。摩尔是加州理工学院博士，是 1957 年成立的仙童半导体公司的创始人之一，同时自1959 年起担任该公司的研发实验室主任。仙童是以制造硅基半导体起家的，当时大多数半导体还是以锗为材料的，这种半导体工艺非常缓慢。
你可以从网络上搜到大量声称其原稿复印件的文件，但是我注意到其中有一些所谓的原稿中的图是重新画上去的，与我一直看到的原稿有些不同。下面我将再现原稿中的两张图表，据我所知，我的这份复制版是该杂志原稿的唯一复制版本，没有手动/人工的痕迹。 首先我要再现的是摩尔定律起源精华。然而，该论文中还有一个同样重要的早期图表，预测可能出现的硅基功能电路的未来产量。它的实际数据比这个少，而且正如我们所看到的，这张图表包含了真实的未来。 这是一张关于集成电路上元件数量的图。集成电路是经由一个类似于印刷的过程生产出来的。光以数种不同的模式打到薄薄的硅晶圆(wafer)上，同时会有不同的气体填充进它的气囊中。不同的气体会在硅晶圆表面引起不同的光致化学反应，有时会沉积某些类型的材料，有时会腐蚀材料。有了能塑造光线的精确光掩模(mask)，精确控制好温度和曝光时间，就能打印出一个二维电路。该电路上有晶体管、电阻和其它元件。其中很多可能是在单个晶圆上一次成型的，就像许多字母在一页纸上一次性印刷一样。在任意一个做好的晶圆上电路上，其良率是质量合格的芯片占一个晶圆上芯片总数的比例。然后这块硅晶圆会被切成几块，每一块上都包含了一个芯片，而且每一个电路都放在自己的塑料封装中，只露出几只小「腿」作为连接线，如果
好东西大家分享 信息技术与计算机文化 （一）信息与信息技术 1．信息与信息数据 ①信息论的创始人——美国数学家——香农：信息是能够用来消除不确定性的东西。 ②一般认为：信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。 ③所谓数据，是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号（文字、字母、数字、图形、图像、音频、视频）资料。 ④数据的形式是符号。 ⑤数据与信息：数据是信息的具体表现形式，是信息的载体。 信息是对数据进行加工得到的结果。 2．信息技术 ——信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。 3．信息社会 ①20世纪90年代，计算机普及，计算机网络高速发展——人类开始进入信息社会。 ②在信息社会里，信息作为继物质和能源之后的第三资源，在社会发展中起着主导作用。 ③比尔。盖茨：信息科技革命将恒久的改变我们工作、消费、学习和沟通的方法。 4．“计算机文化”的内涵 ①文化的基本属性：广泛性、传提性、教育性、深刻性。 ②20世纪80年代初，在瑞士洛桑召开第三届世界计算机教育大会——“计算机文化”的说法被各国计算机教育界所接受。 ③计算机文化：以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。 ④人类文化发展的四个里程碑：语言的产生、文字的使用、印刷术的发明。 ⑤计算机文化的真正内涵：将一个人经过文化教育后所具有的能力由传统的读、写、算上升到了一个新高度——具有计算机信息处理能力。 （二）计算机技术概述 1．计算机的起源与发展 ①1854年，英国数学家，布尔：提出了符号逻辑思想。 ②19世纪中期，英国数学家，“计算机之父”，巴贝奇：最先提出通用数字计算机的基本设计思想。 ③ENIAC：1943年开始研制，1946年2月在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行。 用十进制计算。 不能存储。
数字集成电路设计期中考试复习提纲 第一章绪论 一、基本概念 1. 摩尔定律 2. 数字集成电路的抽象层次划分 3. 数字集成电路的基本设计流程 4. 电压传输特性 5. 再生性 6. DRC 7. LVS 二、基本计算 1. 芯片成品率的计算 三、复习题 1．根据实验一的内容，简述数字集成电路设计的基本流程。 2．简述数字集成电路设计的抽象层次。 3. Tanner 中包含哪些主要的工具？分别完成什么功能？ 4. 简述扇入和扇出的概念；当增大驱动门的扇出时，对该驱动门的动态性能 有何影响？试分析说明。 第二章制造工艺 一. 基本概念 1. 阱 2. 衬底 3. PMOS NMOS CMOS 4. 有缘区 5. 光刻 6. 掩膜版 7. 简化的CMOS 工艺流程 8. CMOS 集成电路的工艺分层结构 二. 复习题 1. 结合实验二的内容，通过简述LEDIT 绘制NMOS 晶体管的主要步骤，描述其工艺分层结构。 2. 什么是掩膜版，掩膜版如何实现CMOS 工艺分层？ 第三章器件 一．基本概念 1. 耗尽区 2. MOS 晶体管分类及导通原理 3. MOS 晶体管工作区域 4. MOS 晶体管等效电阻 5. MOS 管电容模型 二．基本公式及计算 1. 二极管电流公式 2. 二极管手工分析模型及简单电路分析 3. 二极管节电容计算公式 4. MOS 管手工分析模型
a) MOS 管漏极电流公式（MOS 管工作区域的判断） b) MOS 管沟道电容计算公式 三．复习题 1. MOS 管的工作区域是怎么划分的？简述各个工作区域的工作原理。 2. MOS 管的电容由哪几部分组成？ 3. 简述MOS 管在不同工作区域下沟道电容的变化情况。 4. 相关计算题。 第四章导线 一．基本概念 1. 导线的寄生参数 2. 导线寄生电容的产生原理 3. 导线集总模型与分布模型 4. 传输线 5. 反射系数 二．基本公式及计算 1. 导线的集总RC 模型分析 2. Elmore 延时计算公式 3. 导线的分布rc 模型分析 三、复习题 1. 简述集总RC 模型和分布rc 模型。 2. 简述传输线模型和分布rc 模型之间的区别。 3. 假设信号源内阻为零，分析不同负载阻抗条件下传输线响应。 4. 相关计算题。 第五章CMOS 反相器 一．基本概念与基本原理 1. 反相器的基本工作原理 2. 反相器的基本指标 3. 开关阈值 4. 本征电容 5. 等效扇出 二．基本公式与计算 1. 开关阈值的计算、开关阈值与PMOS 对NMOS 尺寸比的关系 2. 噪声容限、增益的计算 3. 传播延时的计算 4. 反相器链的延时 5. 反相器功耗的计算 6. 最优电源电压的计算 三、复习题 1. 分析反相器在不同工作状态下，PMOS 和NMOS 分别处在的工作区域，并画出VTC 曲线图示说明。 2. 反相器功耗由哪几部分组成？分析说明减小反相器功耗的主要手段。 3. 相关计算题。
摩尔定律的未来The future of Moore's Law 湖北师范学院 计算机科学与技术学院 文理学院 0704班 *** 20074152101**
摩尔定律的未来 计算机科学与技术学院 0704班蔡文慧 摘要：摩尔定律已经延续了43年，随着半导体芯片上晶体管数量的增长，芯片密度越来越大，继续维持摩尔提出的增长率将越来越难。但是，摩尔定律不会被终结。摩尔定律面临的挑战使得芯片工业不断发展，随着技术的进步，摩尔定律未来将会在不同领域得到更多的横向应用。 关键词：摩尔定律，半导体技术，石墨烯晶体管 The future of Moore's Law Name:Cai Wenhui College：Hubei Normal University Academy of Computer Science and Technology Class：0704 Number: 2007415210124 Abstract: The Moore's law has last with fourty-three years,as the chip on semiconductor's number increacing .But,Moore's law wasn't be dead. As tecloledge growing,it has be used more and more. Key words: Moore's Law , semiconductor , Graphene transistor 1.引言 到底什么是“摩尔定律”？归纳起来，主要有以下三种“版本”： （1）集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 （2）微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。 （3）用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。 它是英特尔公司创始人之一戈登?摩尔（Gordon Moore）总结的存储器芯片的增长规律。当然这种表述没有经过什么论证，只是一种现象的归纳。 2.摩尔定律的产生 1965年4月19日《电子学杂志》刊登了一位36岁的工程师的文章——《往集成电路里塞进更多元件》，这位名叫戈登·摩尔的工程师以一个拗口的句子，对芯片业作了一个预言。他说，为了求得最低成本，集成电路的复杂性大约每一年就会翻一番。摩尔的文章不长，算上几张图片和表格，也只有3页。而且，被安排在了毫不起眼的第114页。为了更加形象地表述，摩尔把自己的预言归结为:每过1
《物理学与高新技术》作业 （所有选修本课程的学生必须交作业，否则成绩为不及格） 一、简答题 1. 物理学是技术的基础。在近代物理学研究成果的基础上，产生了一系列的高新技术学术领域和产业，你所了解的有哪些？ 通信技术与产业、激光技术与产业、电子技术与产业、光子技术与产业、计算机技术与产业等等。 2. 自然科学的研究对象是什么？ 自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。科学是研究自然界不同事物的运动、变化和发展的专门知识，有着巨大的理论指导意义，为技术的发展提供理论和依据。 3. 技术的涵义是什么？ 技术是人类在利用自然、改造自然,为人类实现社会需要，促进社会发展而创造和发展起来的各种活动方式、手段、方法和技能的总和。 4. 物理学的研究对象是什么？ 物理学是研究物质的最基本、最普遍的运动形式以及物质的基本结构的科学。物理学研究的内容极其广泛，其空间尺度从亚核粒子到浩瀚的宇宙，其包含的时间从宇宙诞生到无尽的未来。 5. 物理学中常用的两种分析方法是什么？ 物理学中常用的两种分析方法是定性分析法和定量分析法，定性分析法是指判断性的分析，如判断某种因素是否存在，判断某种事物有何性质等；定量分析法是对事物作数量上的分析。从定性到定量，这是物理学发展的必然。 6. 物理实验创新的内容包括那些？ 物理实验创新包括：实验设计思想创新；实验仪器设备创新；实验研究方法创新；实验设计思想创新。其中，实验设计思想创新是关键。 7. 1877年，氧气被液化，液化点的温度是多少？氮气被液化，液化点的温度是多少？1898年，杜瓦（J. Dewar ) 第一次将氢气液化，液化点的温度是多少？1908年，荷兰，莱登实验室的卡末林·昂纳斯（Kamer lingh Onnes），第一次将氦气液化，液化点的温度是多少？ 1877年，氧气被液化，液化点：-183oC，绝对温度：90K。氮气被液化，液化点：-196oC，绝对温度：77K。1898年，杜瓦（J. Dewar ) 第一次将氢气液化，液化点：-253oC，绝对温度：20K。1908年，荷兰，莱登实验室的卡末林·昂纳斯（Kamer lingh Onnes），第一次将氦气液化，液化点：-268.75oC，绝对温度：4.25K。 8. 超导体的基本物理性质中零电阻效应指的是什么？超导体的迈斯纳效应指的是什么？ 超导体的基本物理性质中零电阻效应是指：（1）超导体的临界温度Tc。电阻突然消失的温度被称为超导体的临界温度。（2）超导体的临界磁场。超导电性可以被外加磁场所破坏，处于温度为T（T 一、单选题（共 39 道试题，共 78 分。）V 1. 下列哪种元件不在中央处理器的内部 A. 运算器 B. 控制器 C. 寄存器 D. 存储器 满分：2 分 2. 二进制数-0001100的补码表示为() A. 11110100 B. 11110010 C. 01110100 D. 11110000 满分：2 分 3. 下列哪种存储器的读取速度最快? A. 主存储器 B. CPU寄存器 C. 大容量辅助存储器 D. Cache 满分：2 分 4. 二进制数101011等于十进制中的多少 A. 86 B. 43 C. 101011 D. 110101 满分：2 分 5. 从列表的无序部分不经选择任取一元然后将其置于有序部分的正确位置上的排序算法是 A. 选择排序 B. 冒泡排序 C. 插入排序 D. 快速排序 满分：2 分 6. 布尔代数的运算不包括以下哪项 A. 和 B. 补 C. 积 D. 差 满分：2 分 7. 介于可行性研究和概要设计之间的软件生命周期阶段是 A. 问题定义 B. 需求分析 C. 算法设计 D. 软件测试 满分：2 分 8. 三变元卡诺图包含几个方块 A. 3 B. 6 C. 8 D. 9 满分：2 分 9. 被誉为第一位程序员的是() A. Augusta B. Leibniz C. Jacquard D. Babbage 满分：2 分 10. 计算机网络的发展始于 A. 20世纪50年代 B. 20世纪60年代 C. 20世纪70年代 D. 20世纪80年代 满分：2 分 11. 列在子程序名后的括号内的标识符叫作 A. 实参 B. 形参 C. 值参 摩尔定律概述 摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。 计算机第一定律——摩尔定律Moore定律1965年，戈登·摩尔（GordonMoore）准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告。他整理了一份观察资料。在他开始绘制数据时，发现了一个惊人的趋势。每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量，每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18-24个月内。如果这个趋势继续的话，计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。Moore的观察资料，就是现在所谓的Moore定律，所阐述的趋势一直延续至今，且仍不同寻常地准确。人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述，也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。该定律成为许多工业对于性能预测的基础。在26年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了3200多倍，从1971年推出的第一款4004的2300个增加到奔腾II处理器的750万个。 由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3.5美分。到底什么是"摩尔定律'"？归纳起来，主要有以下三种"版本"： 1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半。 3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。 以上几种说法中，以第一种说法最为普遍，第二、三两种说法涉及到价格因素，其实质是一样的。三种说法虽然各有千秋，但在一点上是共同的，即"翻番"的周期都是18个月，至于"翻一番"（或两番）的是"集成电路芯片上所集成的电路的数目"，是整个"计算机的性能"，还是"一个美元所能买到的性能"就见仁见智了。 [编辑本段] 半导体制造技术1～9章习题 第一章 1．什么时间、什么地点、由谁发明了固体晶体管？ 2．什么是集成电路？什么时间、由谁发明？ 3．列出5个集成时代，指出每个时代的时间段，并给出每个时代每个芯片上的元件数。 4．什么是硅片？什么是衬底？什么是芯片？ 5．列出集成电路制造的5各重要步骤，简要简述每一个步骤。6．什么是芯片的关键尺寸？这种尺寸为何重要？ 7．什么是摩尔定律？这个定律有何意义？ 第二章 1．什么是电容？什么是介电常数？这个概念为何对半导体制造很重要？ 2．指出最常用的半导体材料并给出它使用最普遍的原因。 3．描述氧化硅，讨论为什么氧化硅很重要？ 4．什么是掺杂？为什么掺杂对半导体制造很重要？ 5．化合物半导体来自周期表中的那些族？ 6．用砷化镓制造半导体器件相对于硅的优缺点是什么？ 第四章 1．列举得到半导体级硅的三个步骤。半导体级硅有多纯？ 2．为什么要用单晶进行硅片制造？ 3．MOS器件中用的最多的是那种方向的晶面？ 4．什么是CZ单晶生长法？ 5．给出大直径硅片的三个好处？ 6．什么是晶体缺陷？有那几种？缺陷对芯片制造有何影响？7．磨片的目的是什么？ 8．为什么要倒角？给出它有益于硅片质量的三个原因。 9．为什么要刻蚀硅片？ 10．什么是外延层？为什么在硅片上使用它？ 第六章 1．什么是半导体制造中的污染？ 2．说明五类净化间污染。解释半导体制造中可以接受的颗粒尺寸的粗略规则。 3．解释自然氧化层。识别自然氧化层引起的三种问题。 4．列举硅片制造厂房中7种污染源。 5．解释空气质量净化级别。 6．解释以下名词：（1）0.3μm的10级（2）0.5μm的1级。7．列举超净服应当满足的4条标准。 8．制造半导体的超纯去离子水的标准是什么？ 9．用在SC-1中的化学配比是什么？SC-1去除什么污染？10．用在SC-2中的化学配比是什么？SC-2去除什么污染？ 第九章 1．列出芯片厂中6个不同的生产区域并对每一个区域做简单的描述。 2．在扩散区做什么工艺？ 3．光刻的目的是什么？ 4．关注光刻中颗粒污染的主要目的是什么？ 5．列出典型的CMOS工艺的14各主要生产步骤。 6．描述硅片表面的外延层。 7．轻掺杂漏注入是如何减小沟道漏电流效应的？ 8．解释侧墙的目的。 9．金属接触的目的是什么？ 一、多选题（共 5 道试题，共 10 分。） V 1. 计算机网络的拓扑结构包括 A. 星型拓扑 B. 网状拓扑 C. 树状拓扑 D. 环状拓扑 满分：2 分 2. 鼠标的主要部件有 A. 位置采样机构 B. 传感器 C. 专用处理芯片 D. 电荷耦合器件 满分：2 分 3. 布尔函数最小化的作用有 A. 降低成本 B. 提高电路可靠性 C. 在一块芯片上设计更合适的电路 D. 减少电路计算时间 满分：2 分 4. 计算机中操作系统的任务包括 A. 进程调度 B. 内存管理 C. 文件管理 D. 总线管理 满分：2 分 5. 操作系统的特性包括 A. 并发性 B. 共享性 C. 虚拟性 D. 不确定性 满分：2 分 1. 硬件是指计算机系统中有形设备和装置的总称 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 2. 实体是指某种抽象事物的集合 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 3. 软件危机完全是由软件自身的特点决定的 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 4. 如果有三个或更多重复字符出现，适宜使用行程长度编码进行压缩 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 5. 同步是一种进程相互合作的思想描述进程间相互制约的问题 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 6. 不同数形的两个数字可能表示同等数量的实体 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 7. 视频中的一幅图像叫做一帧 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 8. 软件仅指与计算机有关的程序 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 9. 摩尔定律是指一个集成电路板上能够容纳的电路数量每年增长一倍 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 10. 硬件是计算机系统中有形的装置和设备的总称 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 11. 稳定排序算法是指占用有限额外空间的算法 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 12. 编译器是把用高级语言编写的程序翻译成机器码的程序 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 13. 门是对电信号执行基础运算的设备，用于接受一个输入信号，生成一个输出信号 A. 错误 B. 正确 满分：2 分 14. 布尔代数提供的是在集合{0,1}上的运算和规则 A. 错误 选择题 1.电子计算机之所以能够快速、自动、准确地按照人们意图进行工作，其最主要的原因是（D）。 D.存储程序 2.电子计算机的发展过程经历了四代，其划分依据是（D） D.计算机的体积 3. 欧拉于1736年研究并解决的七桥问题，属于计算机科学方法论的3个过程中的（D）。 D.A和B 4. 当交通灯随着车流的密集程度自动调整，而不再是按固定的时间间隔放行时，我们说，这是计算思维（C）的表现。 C.智能化 5. （D）是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。 D.计算思维 6. 图灵机就其计算能力而言，它能模拟（C） C.任何现代计算机 7. 计算思维最基本的内容为（B） A.抽象 B.A和C C.递归 D.自动化 8. 下面对计算机特点的说法中，不正确的说法是（B） B.随着计算机硬件设备及软件的不断提高和发展，其价格也越来越高 9. 办公自动化是计算机的一项应用，按计算机应用的分类，它属于（A） A.科学计算 10. 计算机学科的方法论有3个过程，但不包括（B） B.实验和验证 11. 下列叙述中正确的是A A.整数二进制原码的补码是原码本身 12. 将十进制数215转换成二进制数是（A） A.11010111 13. 一个计算机字的字长为（C） C.依机器而定 14. 用二进制编码方式表示十进制数字的编码是（A） A.B C D码 15. 在微型计算机中，应用最普遍的字符编码是(A) A.AS C II码 16. 按对应的AS C II码值来比较（A） A.空格比逗号小 17. 以二进制和程序控制为基础的计算机结构是由（C）最早提出的 C.冯·诺依曼 18. 用8位二进制补码表示带符号的定点整数，则它能表示的数的范围是C C.-128~+127 19. （A）表示整数的方法是计算机中存储整数最常用的方法 A.二进制补码 20. 在计算机中，1MB指的是（A） A.1024KB 21. 目前，在台式机上最常用的总线是P C I总线，它属于（C） C.扩展总线 22. 在下列设备中，（A）不能作为微型计算机的输出设备。 第一章选择题 1．CAM表示（）。 A）计算机辅助设计B）计算机辅助制造 C）计算机辅助教学 D）计算机辅助模拟 2．第一台电子计算机是1946年在美国研制的，该机的英文缩写名是（）。 A）ENIAC B）MARK II C）EDSAC D）EDVAC 3．第四代计算机的电子器件采用的是（）。 A）晶体管 B）集成电路 C）大规模、超大规模集成电路 D）微处理器集成电路4．国际上对计算机进行分类的依据是（）。 A）计算机的型号 B）计算机的速度 C）计算机的性能 D）计算机生产厂家 5．我国第一台电子计算机诞生于（）。 A）1948年B）1958年 C）1966年D）1968年 6．计算机按照处理数据的形态可以分为（）。 A）巨型机、大型机、小型机、微型机和工作站 B）286机、386机、486机、Pentium机 C）专用计算机、通用计算机 D）数字计算机、模拟计算机、混合计算机 7．将十六进制数2DCH转换为十进制数是（）。 A）635 B）682 C）732 D）745 8．十进制数142转换为十六进制数是（）。 A）7E B）7F C）8E D）8F 9．二进制数1110110100101转换成十六进制数是（）。 A）1DA5 B）ED21 C）3DH D）1FFF 10．十六进制数3C71转换成二进制数是（）。 A）11110011110011 B）11110001110001 C）11010001110111 D）11010001010011 11．二进制数11110010101转换成十进制数是（）。 A）1731 B）1842 C）2211 D）1941 12．十进制数456转换成二进制数是（）。 A）111001000 B）101001001 C）111101010 D）111001011 13．在微型计算机中，应用最普遍的字符编码是（）。 A）ASCII码 B）BCD码 C）汉字编码 D）补码 14．100个24×24点阵的汉字字模信息所占用的字节数是（）。 A）2400 B）7200 C）57600 D）73728 15．字库中存放的汉字是（）。 A）汉字的内码 B）汉字的外码 C）汉字的字模 D）汉字的变换码 16．下列字符中，其ASCII码值最小的是（）。 A）A B）a C）k D）M 17．度量存储容量的基本单位是（）。 A）字B）字节C）位 D）KB 19．126。 A）126 B）124 C）127 D）128 21．存储一个汉字需要（）个字节。 A）1 B）2 C）3 D）4 22．五笔型输入法是（）。 A）音码B）形码 C）混合码 D）音形码23．在计算机内部能够直接执行的程序语言是（）。 A）数据库语言B）高级语言C）机器语言 D）汇编语言24．一种计算机所能识别并能运行的全部指令的集合，称为该计算机的（）。 A）程序 B）二进制代码 C）软件D）指令系统25．为解决某一特定问题而设计的指令序列称为（）。 A）文件 B）语言C）程序 D）软件26．在微型计算机内存储器中，不能用指令修改其存储内容的部分是（）。 A）RAM B）DRAM C）ROM D）SRAM 27．能把汇编语言源程序翻译成目标程序的程序称为（）。 A）编译程序 B）解释程序 C）编辑程序D）汇编程序28．以下关于机器语言的描述中，不正确的是（）。 A）每种型号的计算机都有自己的指令系统，就是机器语言 B）机器语言是惟一能被计算机识别的语言 C）计算机语言可读性强，容易记忆 D）机器语言和其他语言相比，执行效率高 29．计算机的主机由组成（）。 A）CPU、外存储器、外部设备 B）CPU和内存储器 C）CPU和存储器系统 D）主机箱、键盘、显示器 30．专门为学习目的而设计的软件是（）。 A）工具软件B）应用软件 C）系统软件 D）目标程序31．在程序设计中可使用各种语言编制源程序，但惟有在执行（） 转换过程中不产生目标程序。 A）编译程序B）解释程序 C）汇编程序 D）数据库管理系统32．控制器主要由指令部件、时序部件和（）组成。 A）运算器 B）程序计数器C）存储部件 D）控制部件33．计算机的软件系统可分为（）。 A）程序和数据 B）操作系统和语言处理系统 C）程序、数据和文档D）系统软件和应用软件34．操作系统的功能之是（）。 A）将源程序编译成目标程序 B）负责诊断机器的故障 C）控制和管理计算机系统的各种硬件和软件资源的使用 D）负责外设与主机之间的信息交换 36．以下不属于系统软件的是（）。 A）DOS B）Windows 3.2 C）Windows 98 D）Excel 37．一台计算机的基本配置包括（）。 A）主机、键盘和显示器 B）计算机与外部设备 C）硬件系统和软件系统 D）系统软件与应用软件38．下列有关软件的描述中，说法不正确的是（）。 A）软件就是为方便使用计算机和提高使用效率而组织的程序和有关文档 B）所谓"裸机"，其实就是没有安装软件的计算机 C）dBASEⅢ，FoxPro，Oracle属于数据库管理系统，从某种意义上讲也是编程语言 D）通常，软件安装的越多，计算机的性能就越先进 39．在微型计算机的硬件设备中，既可以做输出设备又可以做输入 设备的是（）。 A）绘图仪 B）扫描仪 C）手写笔D）磁盘驱动器 40．微型计算机的内存储器是（）。 A）按二进制位编址B）按字节编址 C）按字长编址 D）按十进制位编址 41．输入/输出设备必须通过I/O接口电路才能和（）相连接。 A）地址总线 B）数据总线 C）控制总线D）系统总线 42．如果键盘上的（）指示灯亮，表示此时输入英文为大写字母。 A）NumLock B）CapsLock C）ScrollLock D）以上都不对 43．内部存储器的机器指令，一般先读取数据到缓冲寄存器，然后 再送到（）。 A）指令寄存器 B）程序记数器 C）地址寄存器D）标志寄存器 44．I/O接口位于（）之间。 A）主机和I/O设备 B）主机和主存 C）CPU和主存D）总线和I/O设备 45．一张软磁盘中已存有若干信息，当（）的情况下，会使这些 信息受到破坏。 A）放在磁盘盒内半年没有用过 B）通过机场、车站、码头的X射线监视仪 C）放在强磁场附近 D）放在-10℃的房间里 46．已知双面高密软磁盘格式化后的容量为1.2MB，每面有80个磁道， 每个磁道有15个扇区，那么每个扇区的字节数是（）。 A）256B B）512B C）1024B D）128B 47．在计算机领域中通常用MIPS来描述（）。 A）计算机的运算速度B）计算机的可靠性 C）计算机的运行性D）计算机的可扩充性48．SRAM存储器是（）。 A）静态随机存储器B）静态只读存储器 C）动态随机存储器D）动态只读存储器 49．下面列出的4种存储器中，易失性存储器是（）。 A）RAM B）ROM C）FROM D）CD-ROM 51．下列4种设备中，属于计算机输入设备的是。 A）UPS B）服务器C）绘图仪 D）光笔52．一张光盘上存储的内容，在该盘处于（）情况时，会影响其 数据的读取。 A）放置在声音嘈杂的环境中若干天后 1 摩尔定律及其局限性对微处理器的影响 一摩尔定律的来历 摩尔定律是指集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。“摩尔定律”是由英特尔名誉董事长戈登·摩尔提出来的。 1965年，戈登·摩尔在准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告时，整理了一份数据资料，结果却意外的发现了一个惊人的趋势。每个新芯片大体上包含其之前版本的容量的晶体管，而且每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18到24个月内。这个趋势如果继续，计算能力相对于时间周期将会呈指数上升。摩尔的观察资料，就是现在所谓的Moore定律，所阐述的趋势一直延续至今，且仍依然十分的准确。人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述，也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。该定律成为许多工业对于性能预测的基础。在过去的三十余年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了上万倍，1971年推出的第一款4004仅仅拥有2300个晶体管，而在今天45纳米级的“上海”处理器已经出现。 由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3.5美分。到底什么是"摩尔定律'"？归纳起来，主要有以下三种"版本"： 1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半。 3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。 以上几种说法中，以第一种说法最为普遍，第二、三两种说法涉及到价格因素，其实质是一样的。三种说法虽然各有千秋，但在一点上是共同的，即"翻番"的周期都是18个月，至于"翻一番"（或两番）的是"集成电路芯片上所集成的电路的数目"，是整个"计算机的性能"，还是"一个美元所能买到的性能"就见仁见智了。 晶体管是一种简单的开关装置，利用通断路状态来处理0／1电子数据。在栅电极电压的影响下电流从晶体管内通过，而栅电极下存在栅介质，它主要用于隔离栅电极和沟道，保证14春学期《计算机科学导论》在线课后复习(100分)
摩尔定律
1～9章习题
16春学期《计算机科学导论》在线作业
计算机题
计算机基础题库53931
摩尔定律及其局限性对微处理器的影响
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