電子計算機的出現(xiàn)與發(fā)展（下）

俞望年

第二代電子計算機（晶體管計算機）

第二代電子計算機時代是從1958年到1964年，第二代電子計算機全部采用晶體管作為電子器件，其運算速度比第一代電子計算機的運算速度提高了近百倍，體積為原來的幾十分之一。第一代電子計算機采用的電子管元件有許多明顯缺點，如，在運行時產(chǎn)生的熱量太多，可靠性較差，運算速度不快，價格昂貴，體積龐大，這些都使計算機發(fā)展受限。于是，人們開始尋找更好的電子器件來替代電子管。

1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成研究小組，研制出一種點接觸型的鍺晶體管。1954年，美國貝爾實驗室成功研制第一臺使用晶體管線路的計算機，取名“催迪克”（TRADIC），它裝有800個晶體管。1955年，美國在一枚導彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機。與電子管相比，晶體管體積更小、壽命更長、耗能更低，這些特性使第二代電子計算機體積更小，運算速度更快，使用壽命更長，耗能降低，可靠性提高，制造成本也降低很多。第二代電子計算機的應(yīng)用領(lǐng)域也發(fā)生了改變，以科學計算和事務(wù)處理為主，并開始進入工業(yè)控制領(lǐng)域。

第三代電子計算機（中小規(guī)模集成電路計算機）

第三代電子計算機時代是從1965年到1971年，這一時期的電子計算機的主要特征是以中小規(guī)模集成電路為電子器件，運算速度可達每秒幾百萬次至上千萬次基本運算，并且出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。計算機的功能越來越豐富，出現(xiàn)了計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的信息管理系統(tǒng)，應(yīng)用范圍越來越廣。第三代電子計算機不僅用于科學計算，還用于文字處理、自動控制、生產(chǎn)管理、交通管理、情報檢索等領(lǐng)域。

第四代電子計算機（大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機）

第四代電子計算機是指從1972年以后采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為主要電子器件制成的計算機。第一臺全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲器的計算機是美國ILLIAC-IV計算機，它標志著計算機的發(fā)展已到了第四代。微型計算機，是第四代電子計算機的一個重要機型，在這一階段得到廣泛普及。這一過程也成就了幾個跨國大公司，如IBM、英特爾公司等。微型計算機代表著一個國家計算機的普及程度。

未來的計算機

基于集成電路的電子計算機短期內(nèi)不會退出歷史舞臺，一些新的電子計算機開始走進我們的視野：超級計算機、量子計算機、生物計算機等。超級計算屬于戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域，是世界各國競相角逐的科技制高點，也是一個國家科技實力的重要標志之一。超級計算機是一個國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標志，通常有極高的速度、極大的容量和體積。我們國家在超級計算機領(lǐng)域位于世界前列。使用中國自主研發(fā)的芯片制造的神威·太湖之光超級計算機，位于中國江蘇省無錫市，是由國家并行計算機工程技術(shù)研究中心研制的超級計算機。它運算速度非常快，在全球超級計算機500強榜單中名列前茅。

量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置，主要特點是速度快、處置信息能力強，目前很多國家都積極研究量子計算機。

生物計算機也稱仿生計算機，用蛋白質(zhì)分子作為生物芯片來替代傳統(tǒng)的半導體硅片，利用有機化合物存儲數(shù)據(jù)。在生物計算機中，信息以波的形式傳播，當波沿著蛋白質(zhì)分子鏈傳播時，會引起蛋白質(zhì)分子鏈中單鍵、雙鍵結(jié)構(gòu)順序的變化，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和存儲。生物計算機體積小、功效高，具有很強的抗電磁干擾能力，能有效消除電路間的干擾。除此之外，生物計算機的能量消耗很低，僅相當于普通計算機的十億分之一，且具有巨大的存儲能力。