電子數字電腦

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電子數字電腦(Electronic Digital Computer)

　　電子數字電腦是指參與運算與存儲的數據是用0和l構成的二進位數的形式表示的，基本運算部件是數字邏輯電路組成的電腦。

　　世界上第一臺電子電腦是在1946年由美國的John W Mauchly和J Presper Eckert等人在賓夕法尼亞大學設計製造的。起名叫ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，它是用電子管作邏輯元件組裝起來的一臺電子數字電腦。近60年來，電腦技術得到了迅速的發展，走過了從電子管、晶體管、中小規模集成電路到大規模、超大規模集成電路電腦的發展道路，現在正在向智能電腦和神經網路電腦的方向發展。

　　20世紀40年代末到50年代中期的電腦都是採用電子管元件組成的，此時的電腦稱為第一代電腦，也就是電子管電腦，如mM公司的IBM701(1953．4)和IBM650(1954.11)。第一代電腦除採用電子管作為主要元件外，用光屏管或汞延時電路作存儲器，使用機器語言或彙編語言編寫程式，幾乎沒有什麼系統軟體。這一代電腦的體積笨重、功耗大、運算速度慢、可靠性差，並且維護使用困難。

　　20世紀50年代中期，晶體管發明瞭，它使電腦技術產生了革命性的變化。晶體管很快代替電子管用到電腦上，形成了第二代電腦，即晶體管電腦。這一代電腦的代表產品如IBM公司的IBM7090(1959.11)、IBM7094(1962.9)，Burroughs公司的B5500。第二代電腦的主要特征是採用晶體管元件，開始使用磁芯和磁鼓作存儲器。進入20世紀60年代以後，電腦的理論不斷成熟，硬體上引進了通道技術和中斷系統，使電腦的硬體更加完善；軟體方面產生了FORTRAN、COBOL、ALGOL60、PL/1等高級程式設計語言和批量處理操作系統。在應用方面，電腦不僅用來進行科學計算，而且開始用於數據處理和過程式控制制。和第一代電腦相比較，晶體管電腦各方面的性能都有了很大的提高，軟體和硬體日臻完善。

　　20世紀60年代中期，半導體工藝的發展，製造成功了集成電路，電腦也開始採用中小規模集成電路作為電腦的主要元件，故第三代電腦又稱為中小規模集成電路電腦，如IBM公司的IBM360(中型機)、IBM370(大型機)；DEC公司的PDP.11系列小型電腦。電腦中的邏輯元件採用集成電路，使得電腦更加小型化，也大大降低了電腦的功耗，由於焊點和接插件的減少，進一步提高了電腦的可靠性。在這一時期，軟體有了更進一步的發展，有了標準化的程式設計語言和人機會話式的Basic語言，操作系統更加完善和普及，實時系統和電腦通信網路也有了相應的發展。

　　1971年起，大規模集成電路製作成功，從而使電腦也進入了第四代——大規模超大規模集成電路電腦時代。這一代的電腦的體積進一步縮小，性能進一步提高。使用了半導體存儲器作記憶體儲器，發展了並行技術和多機系統，出現了精簡指令集電腦RISC。軟體系統工程化、理論化、程式設計自動化，是軟體方面的主要特點。在研製出運算速度達幾億、幾十億次每秒的巨型電腦的同時，微型電腦的產生、發展和迅速普及是至今仍處於第四代電腦時代的重要特征。

　　進入20世紀90年代以後，電腦開始向“巨”(巨型化)、“微”(微小化)、“網”(電腦網路化)、“智”(電腦智能化)、“多”(多媒體電腦)的方向發展。

　　工業發達國家像美國和日本憑藉自己的經濟實力，研製運算速度達每秒幾百億次到上萬億次的巨型電腦，這些運行速度極高、存儲容量很大和功能非常強的巨型電腦主要應用於天文、氣象、地質部門，也用於太空梭、衛星軌道計算及核武器研製等尖端科學技術領域和軍事部門。他們把研製巨型電腦的技術水平作為稱霸世界的一個標誌。我國從1983年由國防科技大學電腦研究所研製成功銀河-I號億次巨型電腦開始，在20世紀90年代，先後研製成功銀河-II號10億次每秒通用並行巨型電腦、銀河．Ⅲ號百億次每秒並行巨型電腦和峰值運算速度達到3840億次每秒浮點運算的大規模並行計算機系統“神威I”，以及2002年8月29日宣佈研製成功的名為“深騰1800”的萬億次每秒(1.0TFLOP/s)聯想高性能電腦，使我國成為世界上為數不多的能研製巨型電腦的國家之一。“神威I”和“深騰1800”的研製成功，是我國在巨型電腦研製和應用領域取得的重大成果，是中國IT企業群體發展歷程中的一塊里程碑。它標志著中國成為繼美國、日本之後，世界上第三個具備研製高性能電腦能力的國家。

　　微小化是指利用微電子技術和超大規模集成電路技術，把電腦的體積進一步縮小，價格進一步降低，電腦的微小化已成為電腦發展的重要方向。各種攜帶型電腦、筆記本式電腦和手掌式電腦的大量面世和使用，是電腦微小化的一個標誌。

　　電腦網路化是電腦發展的又一個趨勢。從單機走向網路，是電腦應用發展的必然結果。所謂電腦網路化是指用現代通訊技術和電腦技術把分佈在不同地點的電腦互聯起來，組成一個規模大、功能強的可以互相通信的網路結構。網路化的目的是使網路中的軟體、硬體和數據等資源，能被網路上的用戶共用。今天，電腦網路可以通過衛星將遠隔千山萬水的電腦聯入國際互聯網路，如Intemet。當前發展很快的微機區域網正在現代企事業管理中發揮越來越重要的作用。電腦網路是信息社會的重要技術基礎。

　　電腦智能化是指使電腦具有模擬人的感覺和思維過程的能力，使電腦成為智能電腦。這也是目前正在研製的新一代電腦要實現的目標。智能化的研究包括模擬識別、物形分析、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程式設計、專家系統、學習系統和智能機器人等等。目前，已研製出多種具有人的部分智能的“機器人”，可以代替人在一些危險的工作崗位上工作。

　　多媒體技術是當前電腦領域中最引人註目的高新技術之一。多媒體電腦就是利用電腦技術、通訊技術和大眾傳播技術，來綜合處理多種媒體信息的電腦，這些信息包括文本、視頻圖像、圖形、聲音、文字等。多媒體技術使多種信息建立了有機的聯繫，集成為一個系統，並具有交互性。多媒體電腦將真正改善人機界面，使電腦朝著人類接受和處理信息的最自然的方式發展。

　　數字電腦的特點是該類電腦輸入、處理、輸出和存儲的數據都是數字信息，這些數據在時間上是離散的。^[3]且存儲容量大、精度高、適應性好以及處理能力強。^[4]