电子数字计算机

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电子数字计算机(Electronic Digital Computer)

　　电子数字计算机是指参与运算与存储的数据是用0和l构成的二进制数的形式表示的，基本运算部件是数字逻辑电路组成的计算机。

　　世界上第一台电子计算机是在1946年由美国的John W Mauchly和J Presper Eckert等人在宾夕法尼亚大学设计制造的。起名叫ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，它是用电子管作逻辑元件组装起来的一台电子数字计算机。近60年来，计算机技术得到了迅速的发展，走过了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模、超大规模集成电路计算机的发展道路，现在正在向智能计算机和神经网络计算机的方向发展。

　　20世纪40年代末到50年代中期的计算机都是采用电子管元件组成的，此时的计算机称为第一代计算机，也就是电子管计算机，如mM公司的IBM701(1953．4)和IBM650(1954.11)。第一代计算机除采用电子管作为主要元件外，用光屏管或汞延时电路作存储器，使用机器语言或汇编语言编写程序，几乎没有什么系统软件。这一代计算机的体积笨重、功耗大、运算速度慢、可靠性差，并且维护使用困难。

　　20世纪50年代中期，晶体管发明了，它使计算机技术产生了革命性的变化。晶体管很快代替电子管用到计算机上，形成了第二代计算机，即晶体管计算机。这一代计算机的代表产品如IBM公司的IBM7090(1959.11)、IBM7094(1962.9)，Burroughs公司的B5500。第二代计算机的主要特征是采用晶体管元件，开始使用磁芯和磁鼓作存储器。进入20世纪60年代以后，计算机的理论不断成熟，硬件上引进了通道技术和中断系统，使计算机的硬件更加完善；软件方面产生了FORTRAN、COBOL、ALGOL60、PL/1等高级程序设计语言和批量处理操作系统。在应用方面，计算机不仅用来进行科学计算，而且开始用于数据处理和过程控制。和第一代计算机相比较，晶体管计算机各方面的性能都有了很大的提高，软件和硬件日臻完善。

　　20世纪60年代中期，半导体工艺的发展，制造成功了集成电路，计算机也开始采用中小规模集成电路作为计算机的主要元件，故第三代计算机又称为中小规模集成电路计算机，如IBM公司的IBM360(中型机)、IBM370(大型机)；DEC公司的PDP.11系列小型计算机。计算机中的逻辑元件采用集成电路，使得计算机更加小型化，也大大降低了计算机的功耗，由于焊点和接插件的减少，进一步提高了计算机的可靠性。在这一时期，软件有了更进一步的发展，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言，操作系统更加完善和普及，实时系统和计算机通信网络也有了相应的发展。

　　1971年起，大规模集成电路制作成功，从而使计算机也进入了第四代——大规模超大规模集成电路计算机时代。这一代的计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高。使用了半导体存储器作内存储器，发展了并行技术和多机系统，出现了精简指令集计算机RISC。软件系统工程化、理论化、程序设计自动化，是软件方面的主要特点。在研制出运算速度达几亿、几十亿次每秒的巨型计算机的同时，微型计算机的产生、发展和迅速普及是至今仍处于第四代计算机时代的重要特征。

　　进入20世纪90年代以后，计算机开始向“巨”(巨型化)、“微”(微小化)、“网”(计算机网络化)、“智”(计算机智能化)、“多”(多媒体计算机)的方向发展。

　　工业发达国家像美国和日本凭借自己的经济实力，研制运算速度达每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机，这些运行速度极高、存储容量很大和功能非常强的巨型计算机主要应用于天文、气象、地质部门，也用于航天飞机、卫星轨道计算及核武器研制等尖端科学技术领域和军事部门。他们把研制巨型计算机的技术水平作为称霸世界的一个标志。我国从1983年由国防科技大学计算机研究所研制成功银河-I号亿次巨型计算机开始，在20世纪90年代，先后研制成功银河-II号10亿次每秒通用并行巨型计算机、银河．Ⅲ号百亿次每秒并行巨型计算机和峰值运算速度达到3840亿次每秒浮点运算的大规模并行计算机系统“神威I”，以及2002年8月29日宣布研制成功的名为“深腾1800”的万亿次每秒(1.0TFLOP/s)联想高性能计算机，使我国成为世界上为数不多的能研制巨型计算机的国家之一。“神威I”和“深腾1800”的研制成功，是我国在巨型计算机研制和应用领域取得的重大成果，是中国IT企业群体发展历程中的一块里程碑。它标志着中国成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。

　　微小化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低，计算机的微小化已成为计算机发展的重要方向。各种便携式计算机、笔记本式计算机和手掌式计算机的大量面世和使用，是计算机微小化的一个标志。

　　计算机网络化是计算机发展的又一个趋势。从单机走向网络，是计算机应用发展的必然结果。所谓计算机网络化是指用现代通讯技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强的可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源，能被网络上的用户共享。今天，计算机网络可以通过卫星将远隔千山万水的计算机联入国际互联网络，如Intemet。当前发展很快的微机局域网正在现代企事业管理中发挥越来越重要的作用。计算机网络是信息社会的重要技术基础。

　　计算机智能化是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。这也是目前正在研制的新一代计算机要实现的目标。智能化的研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等等。目前，已研制出多种具有人的部分智能的“机器人”，可以代替人在一些危险的工作岗位上工作。

　　多媒体技术是当前计算机领域中最引人注目的高新技术之一。多媒体计算机就是利用计算机技术、通讯技术和大众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机，这些信息包括文本、视频图像、图形、声音、文字等。多媒体技术使多种信息建立了有机的联系，集成为一个系统，并具有交互性。多媒体计算机将真正改善人机界面，使计算机朝着人类接受和处理信息的最自然的方式发展。

　　数字计算机的特点是该类计算机输入、处理、输出和存储的数据都是数字信息，这些数据在时间上是离散的。^[3]且存储容量大、精度高、适应性好以及处理能力强。^[4]