Ποια είναι η έννοια της φυσικής που εφαρμόζεται στον υπολογιστή;
1. Ηλεκτρολογία και η φυσική ημιαγωγών:
* ημιαγωγοί: Οι υπολογιστές βασίζονται σε ημιαγωγούς όπως το πυρίτιο για την κατασκευή τρανζίστορ, τα βασικά δομικά στοιχεία των λογικών πύλων. Η ικανότητα των ημιαγωγών να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια υπό ορισμένες συνθήκες και να δρουν ως μονωτήρες σε άλλους είναι κρίσιμη.
* ρεύμα &Τάση: Η ροή του ηλεκτρικού ρεύματος και οι διαφορές στην τάση χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύουν τα δεδομένα ως δυαδικά σήματα (0s και 1s) μέσα σε έναν υπολογιστή.
* χωρητικότητα &επαγωγή: Αυτές οι ιδιότητες των ηλεκτρικών κυκλωμάτων είναι απαραίτητες για την αποθήκευση και επεξεργασία δεδομένων σε διάφορα εξαρτήματα όπως η μνήμη και οι επεξεργαστές.
2. Κβαντική Μηχανική:
* Κβαντική σήραγγα: Αυτό το φαινόμενο, όπου τα σωματίδια μπορούν να περάσουν από τα εμπόδια που θεωρητικά δεν πρέπει να είναι σε θέση να χρησιμοποιούνται σε ορισμένες σύγχρονες τεχνολογίες μνήμης όπως η μνήμη flash.
* Superconductivity: Ορισμένα υλικά γίνονται υπεραγωγικά σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, χάνοντας όλη την αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό διερευνάται για τις μελλοντικές εφαρμογές υπολογιστικών υπολογιστών.
3. Οπτική:
* οπτικά οπτικών ινών: Οι οπτικές ίνες μεταδίδουν δεδομένα ως παλμούς φωτός, παρέχοντας ταχύτερη και πιο αποτελεσματική επικοινωνία από τα παραδοσιακά καλώδια χαλκού.
* Τεχνολογία λέιζερ: Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται σε οπτικές μονάδες δίσκου (όπως παίκτες CD/DVD) για να διαβάζουν και να γράφουν δεδομένα.
4. Μαγνητισμός:
* σκληροί δίσκοι: Οι σκληροί δίσκοι αποθηκεύουν τα δεδομένα μαγνητικά σε περιστρεφόμενες πιατέλες.
* Μαγνητική μνήμη: Μερικοί τύποι μνήμης (όπως το MRAM) χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία για την αποθήκευση δεδομένων.
5. Θερμοδυναμική:
* Διαρροή θερμότητας: Οι υπολογιστές δημιουργούν θερμότητα κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Η κατανόηση της θερμοδυναμικής βοηθά τους μηχανικούς να σχεδιάσουν συστήματα ψύξης για να αποτρέψουν την υπερθέρμανση και να εξασφαλίσουν αξιόπιστη λειτουργία.
6. Ηλεκτρομαγνητισμός:
* Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή: Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται σε μετασχηματιστές, οι οποίοι είναι απαραίτητοι για τη μετατροπή της ισχύος από το ηλεκτρικό δίκτυο στην τάση που απαιτείται από τα εξαρτήματα του υπολογιστή.
* Ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή: Οι μηχανικοί πρέπει να εξετάσουν τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές για να εξασφαλίσουν ότι διαφορετικά εξαρτήματα σε έναν υπολογιστή δεν διαταράσσουν τη λειτουργία του άλλου.
Σημαντική σημείωση: Ενώ η φυσική παρέχει το θεμέλιο, η επιστήμη των υπολογιστών βασίζεται σε αυτές τις αρχές για να σχεδιάσει αλγόριθμους, λογισμικό και συστήματα που επιτρέπουν στους υπολογιστές να επεξεργάζονται πληροφορίες και να εκτελούν σύνθετα καθήκοντα.
