计算机的发展

电子计算机是社会信息化的核心，是信息化社会的基础，信息化社会

立足于电子计算机的全面普及。

电子计算机是代替人类脑力劳动的先进工具。它的根本特点是记忆能力、程序操作、逻辑判断、运算超高速等。电子计算机能完成人们赋予的“思维活动”，代替人完成计算、控制、操作、管理、监视及其他功能；可使测试、仪表、控制系统、生产加工系统、动力系统及社会生活用具等有一定的“智能”。由于计算机的使用，大大提高了信息处理的质量和效率，在瞬息之间，就能够处理大量信息，信息处理技术为之一新。计算机的发展，也经历了多次重大变革，跨越了几个发展时代。

从 50 年代初期到中期的第一代电子计算机是用电子管装成的。这一代计算机首先用于军事部门，作科学技术的计算，如原子能、空间科学技术和武器研究等。它的造价昂贵、结构简单、可靠性低，但计算机的重大作用仍清楚地显示出来。例如，研制飞机需要进行风洞试验，建造风洞是费用高且复杂的工程，而用电子计算机进行空气动力学方面的计算，能模拟出一些风洞试验的条件要求。这不但节省资金，而且具有更高的准确性和灵活性。

第二代是晶体管计算机。从 50 代末到 60 年代中期，这段时间，电子计算机用晶体管组装逻辑单元，用磁心作主存贮器，程序的编制使用Algol、Cotol、Fortran 等程序语言。应用逐渐由以军用为主转向民用为主，由科研机关使用扩大到企业部门使用。当时计算机的应用已扩展到 51 个部门，一千多个项目。除了有更多的科学技术问题逐步使用计算机外，在工业、交通、商业和金融方面的应用，如拟订生产计划，进行市场分析、售票、调度车辆或飞机，清理订货及统计支票等，日益开展。另外，由于计算机能记住各种事物，并进行分析判断，起到人脑的作用，从而成为自动控制的核心设备。在生产过程中，有损人体健康、危险性大的生产，它代替人去操作。这一时期的特点是计算机种类繁多，发展迅速，从使用的角度，要求计算机各种设备规格统一、使用语言统一、技术条件统一。

第三代是集成电路计算机。集成电路的出现，给电子计算机注入了新的生命力。在 1965 年前后，美国国际商业机器公司（IBM）宣布研制成功了 360 电子计算机系列。360 系统不是一种计算机，而是包括有大、中、小十多种型号的一套计算机。有的计算速度很快，有的计算比较慢；有的能存储很多的数据和程序；有的则比较少。但是这些机器规格统一，凡是在小型计算机上算的问题，无须改动，能在大、中、型计算机上算。反之亦然。IBM 公司还为这个系列提供了一整套软件。由于这个系列设计完善，公司的力量又雄厚，使得一些小厂家生产的设备和机器，也只好统一于 360 系统的规格之内。不但如此，后来前苏联和日本生产的某些计算机也采用了和 360 系统相同的规格。因而普遍认为，IBM 公司的系列产品，宣告了第三代电子计算机的诞生。这一代计算机的特点是：用中、小规模集成电路作基本逻辑电路，仍旧用磁芯制作主存贮器，机器广泛使用会话语言，例如 Basic 语言、APL 语言等等。电脑的运算速度，提高到每秒千万次，甚至高达亿次以上。集成电路的应用，使电子计算机在功能、速度、成本、体积以及可靠性方面，都有了很大进步。电子计算机在应用方面有了发展和突破，计算机和通信相结合，组成了联机系统，实现了许多用户可以远距离同时使用一台电子计算机。

第四代是大规模集成电路电子计算机，主要是指微型电子计算机。随

着电子元件在一块晶体芯片上数量的增加，出现了大规模和超大规模集成电路。1969 年，电子计算机开始采用大规模集成电路。1971 年，美国英特尔（Intel）公司首先研制成了四位微型电子计算机，如 4004，8008 为第一代；1973 年的 8080 为第二代；1978 年的 8086 为第三代，字长为 16 位。

1982 年，贝尔实验室试制出 32 位单片微型机。

第四代电子计算机已经深入社会，深入日常生活，影响到人类生活的各个方面。各种各样的办公用计算机、家用计算机、个人用计算机纷纷出现。电话机、新型照相机和家用电器，都由微型电脑控制。

第五代是超大规模集成电路电子计算机。具有很强识别判断能力的系统；具有作复杂的逻辑推理能力系统；具有能应用各种知识能力的系统，其中包括“知识库”、“专家系统”、“自然语言”、“翻译系统”等。可以这样说，第五代电子计算机是超大规模集成电路、人工智能、软件工程、新型计算机系列等综合的产物，它的主要特点是智能化程度的显著提高。

光电子计算机将要出现，其运算速度有可能比现在使用的集成电路计算机快上千倍，而存贮容量将扩大十亿倍。

制造光电子计算机的基本元件是相位变换器，它的作用和晶体管相仿。晶体管里，利用小电流来接通高电压或低电压，高电压相当于 1，低电压相当于 0，而相位变换器则利用激光进行这一工作。相位变换器同晶体管相比，有许多优点，它的变换速度比晶体管快上千倍，而变换速度是电子计算机运算速度的最终决定因素。逻辑门是电子计算机里的一种基本单元，制造一个逻辑门要用几个晶体管，而用一个相位变换器就可以代替。相位变换器可以用多束光同时进行不同的运算，而晶体管就不能，因为电讯号会互相干扰。也就是说，光电子计算机可并行处理。

光电子计算机的设计原理也不同于目前的电子计算机。由于相位变换器可以在两个以上的稳定状态之间变换，不必局限于二进制，会创造出新的运算逻辑。

日本正在研究和开发生物芯片。生物芯片是利用基因工程技术，将有机分子栽植在蛋白质的基础上，并利用酶的作用，使它具有同半导体一样的功能。生物芯片只有 0.1 微米大小，但是，它却具有比现在的集成电路大十亿倍的存贮容量和大一亿倍的运算速度。这种芯片是利用化学反应而不使用电力，仅用一个芯片就足以代替现在的大型电子计算机。这种计算机可称为蛋白质计算机。