Hur mikroprocessorer gör ditt liv bekvämare
Från ”Vakna!”:s korrespondent i Storbritannien
”EN MIKROPROCESSOR? Vad är det?” kan du med rätta fråga. Och hur kan någonting som de flesta människor inte ens vet vad det är i hög grad påverka det dagliga livet?
Mikroprocessorns verkningar berör emellertid fler och fler människors liv utöver hela jorden. I dag är i själva verket tillverkningen av mikroprocessorer en milliardindustri!
Den här tekniken används nu i så många produkter att en talesman för brittiska regeringen sade: ”Man kan inte med säkerhet påstå att arbeten skulle gå förlorade om vi tillämpar mikroelektroniken. Men man kan med absolut säkerhet säga att arbeten skulle gå förlorade om vi inte tillämpar den.” Ett företag eller till och med ett land, som inte utnyttjar den här nya tekniken, skulle finna det svårt att konkurrera med produkter från företag eller länder som använder denna teknik.
Men vad är egentligen en mikroprocessor? Hur har denna relativt nya teknik, som har kallats ”en revolution”, påverkat våra liv?
Mikroprocessorn
En typisk mikroprocessor är tillverkad av kisel — ett av de vanligaste grundämnena i jordskorpan. En antydan om mikroprocessorns storlek ger prefixet mikro, som betyder mycket liten. En mikroprocessor är vanligen helt enkelt en ”kiselskiva” eller ett ”chip” eller ”spån” av kisel, som är omkring 6 millimeter i kvadrat!
Mikroprocessorns storlek ger emellertid inte en rätt bild av dess betydelse. På detta mycket lilla ”chip” eller spån ryms många av en dators viktiga funktioner. Bara en enda av våra dagars mikroprocessorer rymmer i sina kretsar motsvarigheten till de funktioner som fanns i de klumpiga datorerna för 25 år sedan. Tusentals kretsar kan få plats på ett enda ”chip”, och deras kapacitet förbättras hela tiden. En sådan krets, som är så liten som ett knappnålshuvud, kan faktiskt uträtta många vanliga elektroniska kretsars arbete.
Mikroprocessorer är relativt billiga att tillverka. Detta innebär att datateknik, som tidigare bara kunde utnyttjas i dyra datorer, nu också kan användas i en stor mångfald alldagliga produkter.
Dess historia
De första datorerna hade elektronrör som nyckelkomponenter. Dessa var stora, dyra och besvärliga att tillverka. Men år 1948 uppfanns transistorn, som ersatte elektronrören. Den var mycket mindre, tillförlitligare och billigare.
Först tillverkade man transistorer av germanium. Men efter ett par år ersatte man germanium med kisel för att göra transistorerna effektivare. Detta ledde till nästa steg — integrerade kretsar av halvledarmaterial, en teknik för att tillverka hela kretsar med nyckelkomponenter (sådana som transistorer) på en enda tunn skiva, eller ett ”chip” av kisel. Den här processen möjliggjorde förminskning.
Sedan hade rymdforskningen och militären behov av mycket små, lätta och energisnåla, men ändå avancerade, elektroniska kontrollinstrument för satelliter och robotar. Forskningen inriktades därför på att krympa storleken på dessa kretsar. Forskarnas arbete blev framgångsrikt. År 1963 kunde ett enda ”chip” rymma motsvarigheten till 8 transistorer. Omkring år 1978 kunde däremot motsvarigheten till en kvarts million transistorer få plats på ett sådant ”chip”!
Under de första åren av 1970-talet hade alltså förminskningstekniken framskridit så långt att en hel dator kunde rymmas på bara några få tunna kiselskivor. Den ”revolution”, som mikroprocessorn skulle föra med sig, hade börjat, och sedan dess har användningsområden för dessa mikroprocessorer skjutit upp som svampar ur jorden.
Hur de är tillverkade
Att tillverka mikroprocessorer är ett mycket precisionskrävande arbete. På grund av att mikroprocessorenheten är så ynkligt liten, kan till och med ett dammkorn fördärva den. Trots att tillverkningen sker med största möjliga noggrannhet, kasseras därför en stor del av dem.
Tillverkningsprocessen börjar med en skiva av rent kisel, vilken är omkring en halv millimeter tjock och har några centimeter långa sidor. På denna skiva tillverkas flera hundra mikroprocessorer samtidigt, vilka senare skils åt.
Man gör invecklade och labyrintiska mönsterritningar av de integrerade kretsarnas detaljer för att kunna etsa in dem i kisellagren. Med hjälp av datorer förminskar man dessa ritningar till en tiotusendel av deras ursprungliga storlek, och av dessa tillverkar man sedan en fotografisk ”tryckmask”. Denna påminner något om ett fotografiskt negativ och används till att etsa in de integrerade kretsarnas mönster i kiselskivans yta. På liknande sätt byggs ytterligare lager upp på kiselskivan.
Till sist, innan mikroprocessorerna är klara för att användas, sker en datastyrd kontroll av dem för att fastställa deras användbarhet. De som blir godkända kapslas in i ett skyddande hölje och är klara för att tas i bruk.
Naturligtvis måste man ge ära åt uppfinnarna av dessa fantastiska mikroprocessorer. Men man måste också ära den som har skapat människohjärnan och de material som används och som har stiftat de naturlagar som är inbegripna. Alla dessa ting, som är mycket mera komplicerade, danades av en långt större ”uppfinnare” — Skaparen, Jehova Gud.
Nya användningsområden påverkar våra liv
På grund av den revolution som mikroprocessorn fört med sig har vi nu miniräknare, digitalur, TV-spel och hobbydatorer. Man kan också finna mikroprocessorer i en stor mängd andra produkter, sådana som tvättmaskiner, ugnar, köksassistenter, kameror, telefoner och bilar. Mikroprocessorer möjliggör också automatiska kontrollinstrument som ersätter mindre pålitliga mekaniska instrument.
Dessa ”minidatorer” kan sköta många av sysslorna i hemmet. Minidatorerna kan användas för att lagra upplysningar, sådana som telefonnummer, personliga anteckningar, påminnelser om att betala räkningar, recept och många andra ting. Man kan få fram alla dessa upplysningar genom att trycka på en knapp eller genom att uttala en viss bestämd order.
En fabrikant har marknadsfört ”den första symaskinen med elektronisk hjärna”. Med den maskinen behöver man inte göra många knåpiga justeringar för hand, utan allt man behöver göra är att trycka på de rätta knapparna för att maskinen skall utföra de många komplicerade stygnen. Den kvalificerade uppgiften att göra ett knapphål blir till exempel enkel: placera bara en knapp i maskinens hållare, och maskinen gör resten själv!
I butiker och varuhus har det under de senaste åren skett märkbara förändringar. Du har säkert lagt märke till att moderna kassaregister är rätt invecklade apparater. Om du ser ett sifferfönster som liknar det som finns på en elektronisk räkneapparat, då är en mikroprocessor i bruk. Förutom att kassaregistret summerar priserna på de varor du köper, kan anläggningen notera det slags produkt du köper, så att det automatiskt görs upp en lista över varor som affären behöver köpa in av. Om du använder ett kreditkort för att betala, kan det automatiskt kontrolleras med din bank.
På kontor ”kommer kontorsdatorer att bli nästan lika vanliga som skrivmaskiner”, förutsägs det i publikationen Scientific American. Datorerna kommer att lagra detaljerade upplysningar som är nödvändiga för en persons arbete, och de kommer att vara betydligt lättare att hantera än skrymmande samlingspärmar, liggare och referensböcker.
”Skrivautomater” är en tillämpning av mikroelektroniken på maskinskrivning. Dessa maskiner tar över en del av de återkommande momenten i maskinskrivandet. Många företag skickar brev till sina kunder, och dessa brev består ofta av standardstycken. En skrivautomat lagrar sådana ofta återkommande stycken och skriver ut dem automatiskt. Den kan också reglera radlängden och uppställningen, och den kan till och med rätta enklare stavfel. Om texten behöver redigeras, kommer skrivautomaten att göra detta och möjliggöra andra förändringar. Två eller tre sådana apparater kan utföra ett arbete som det skulle behövas många fler maskinskrivare till.
Fabriker har redan i hög grad blivit automatiserade. För en del år sedan var problemet hur man skulle lära en maskin de komplicerade rörelser som en mänsklig arbetare med lätthet utför. Med hjälp av mikroprocessorer har man nästan helt kommit över detta problem, och de används nu för att styra robotarmar.
Liknande tillämpningar görs inom jordbruket, så att till exempel plöjning kan utföras av en traktor, som går ständigt dag och natt utan förare.
Orsaker till oro
Denna nya elektroniska hjälp gör fler och fler av människans arbetsuppgifter lättare och bekvämare och ökar effektiviteten. Tack vare mikroelektroniken har många tråkiga, enformiga och farliga arbeten avskaffats, och den har sparat människor tid och mycken fysisk ansträngning.
Men att människor besparas fysisk ansträngning och får mer tid över kan vara på både gott och ont. Om tiden används på ett oförståndigt sätt — helt enkelt för att söka njutningar och nöjen — kommer detta arbetsbesparande inte nödvändigtvis att förbättra en människas liv. Resultatet kan bli det motsatta — en försämring. Och att maskiner får uträtta mycket av vårt fysiska arbete kan visa sig vara till förfång för vår fysiska hälsa.
För att vilka som helst teknologiska framsteg skall bli använda på ett vist och förståndigt sätt, behöver man balansera kunskapen med uppskattning och förståelse av andliga värden. Det teknologiska kunnandet behöver gå hand i hand med osjälviskt intresse för medmänniskor och en större medvetenhet om Skaparen, eftersom alla goda ting härrör från att han har gett oss livet och förmågan att förbättra det.
[Infälld text på sidan 22]
Äran bör inte bara gå till uppfinnarna av dessa fantastiska mikroprocessorer, utan också till Skaparen, som ger oss den enastående förmågan att framställa sådana ting
[Bild på sidan 20]
Del av ett ”chip” förstorat över 100 gånger för att visa hur komplicerat det är
[Bild på sidan 21]
Den lilla mikroprocessorenheten, som är bara 6 millimeter i kvadrat, bidrar till att förse oss med produkter sådana som dessa