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直流电源工程师是这个星球上最酷的职业

2017-6-11 10:44:16      点击:


我最近读了一本介绍美国马里兰州主要支流帕塔普斯科河(Patapsco River)前史的书,对人类前史的缓慢发展感到十分惊奇──由于17世纪的农民日子感受跟几千年前的农耕者如同也没什么不同;对前史上大多数的人来说,平时日子与曾曾祖爸爸妈妈其实是迥然不同。

直到如今。发生在18世纪中叶的工业革命,把大家从农地移往工厂,并发明了林林总总的消费性商品;但大多数的大家依然很赤贫。我记住在哪本书上看过,1810年全球有94%的人员处于适当贫穷的状态,该比例在今天只要10%。


我已故的祖母是1898年生的,她在美国纽约曼哈顿(Manhattan)长大;我曾经问她那时分她家有没有电话,她的答复是她只知道有某个住在曼哈顿岛那一头的人家里有电话。而我记住在1950、60年代,长途电话是连络我爸生意上的紧急状况,或是告诉亲朋讣告。事实上,那时分在美国是不允许私人具有电话的,是AT&T (编按:美国第一家电信业者,被称为“Ma Bell”)将电话租给消费者,而如今简直每个人每天都跟自个的手机寸步不离。


在我家,经历了三代人,科技从遥不行及变成平时日子的一部分;甭说今天的电子设备与1910、1950乃至是1980年代的设备底子不行同日而语,光是那些以电池驱动的便携电脑,在几年前也许即是很多人不曾幻想的。


在1930年代我仍是个孩子的时分,接触到的科技商品是我爸自个做的真空管Heathkit收音机与放大器,是咱们家很多年来仅有的音乐来历;咱们在1960年那时有了一台电视机,是是非的,还常常需求一向调整水平/笔直同步控制钮才干显现画面。印象中咱们有的第一台晶体管设备,是1960年代中期我自个做的Heathkit对讲机。

直流电源工程师仔细起来即是这么帅气


直流电源工程师仔细起来即是这么帅气


我变成直流电源工程师的前一年,英特尔(Intel)宣布首颗成功商用的微处理器;那款革命性的8008处理器组件,从很多面向发明了全部嵌入式体系工业。8008芯片还需求很多别的电子组件的调配,才干履行有用的工作;要有一片布满逻辑组件的直流电源电路板,才干让它具有履行软件的才能,并且还需求另一片布满芯片的板子当作RAM (通常是4KB),以及额定的EPROM来贮存程序。


那时的EPROM是1702,是有一扇石英小窗的256byte (不要置疑,没写错) ROM (如下图);将该芯片露出于紫外光下15分钟,就能铲除内部贮存进行从头编程。


咱们有一款前期的8008商品需求4KB的程序贮存空间(也即是说要16颗EPROM芯片!),该组件支撑浮点线性回归(floating-point linear regression),并以几十微秒(microsecond)的速率实时撷取数据。以如今的币值来算,一颗8088 (只要芯片自身)就要价约650美元。


如今,四十多年过去了,软件程序巨细通常是MB (megabyte)等级,单一颗微控制器芯片内就可供给完好的运算、内存等一切必备功用,并且尺度小巧。在1970年代前期,5MB的硬盘机一个就要5,000美元(调配一个抽取式14吋托盘),而如今则是50美元就能买到TB (terabyte)容量的硬盘机。

1970年代的个人计算机

1970年代的个人计算机


科技范畴的改动有多么大!可是很多别的专业范畴并非如此,我有个朋友是珠宝批发商,他说他的生意跟四十年前比起来简直没什么改动,除了实体珠宝商铺的数量由于在线购物而减少;我还有另一个朋友是哲学家,则是使用现代化的东西来论述陈旧的思想。


电子工程是一个只要“改动”是永恒不变的范畴,有些人宣称这个范畴每两年会从头改造一次,但这是个只考虑到咱们的常识根底有多少程度保持不变的愚笨主意。马克士威规律(Maxwell’s Laws)、克希荷夫规律(Kirchhoff)、笛摩根规律(De Morgan)、晶体管理论…等等很多对咱们的工作来说是根底的门类,跟咱们在大学里学的简直一样。


可是,技能自身是以令人眼花撩乱的步伐在演进,像是上面那张图像里的大型主机,如今彻底能够塞进比指甲盖还小的芯片里,并且报价不再是动辄数百万美元,今天这些芯片的报价便宜到能拿来作为免费赠品。


要指出咱们的技能有哪一些是彻底没变并不简单,就算是最不起眼的电阻,如今是0302薄膜组件;超级电容则能供给好几法拉的大电容量。而四层PCB曾经是难以幻想,稀有十层构造的直流电源电路板在如今并不罕见;更甭说埋孔(buried vias)…谁在四十年前梦想过这种构造?


嵌入式软件也有改动;在1970年代是汇编言语的天下,C与C++言语则是如今的干流;有人也许会说,C言语自1990年代崛起以后就一向停滞不前,不过韧 体生态体系与一年前也大不一样。今天大家能够用合理的套件报价取得如图形用户界面(GUI)、文件体系…等等好用的软件组件;有静态剖析东西能主动纠错,还有别的东西能发生单元测试。


咱们以往在开发程序、修补二进制代码时习气使用纸磁带(reassembling)来很多贮存以节省时间,如今则有酷炫的结合开发环境(IDE),能以图形显现那些使命在何时履行,或是从一个以每秒上百万指令集速度履行的处理器撷取追寻数据。


嵌入式体系一向以来都像是小镇里被忽视的孩子,一切的技能光芒都会集在PC、平板设备等商品上;要规划平板设备的SoC芯片,需求行数以亿计的硬件描绘言语(HDL),这是惊人的工程成果,但对我来说,更令人兴奋的是市面上那些便宜却能供给诱人功用的32位MCU。


咱们正处于前史的奇特点(singular point),至少在嵌入式技能发展史上;今天那些既便宜、功用又强的32位MCU,不光内建海量存储器、数量惊人的周边,还能具有超低功耗特性,以及各种通讯I/O与根底功用,正在从头界说咱们这个事务的实质。


还有别忘了如今有很多可用的传感器──以往的陀螺仪组件不光尺度很大、很耗电、报价也很高,如今只要几块钱就买得到;长期以来,商场都巴望能具有报价超低、能几年不必换电池,又能将数据从各种地方传输到指定方位的设备,有关技能现已到位,并且预期咱们能够看到一些十分酷的商品面世。


想想以上这些我在工作生涯观察到的各种改动,让我信任,直流电源工程师是这个星球上最棒的工作!