電子計算機的發展世代

吳國發

（2022年4月18日）

內容提要：從世界第一臺電子計算機誕生以來，電子計算機的發展經歷了四代：第一代，電子管計算機（1939年—1958年）；第二代，晶體管計算機（1958年—1964年）；第三代，集成電路計算機（1964年—1970年）；第四代，大規模集成電路計算機（1971年至今）。至于第五代計算機是什么，尚無定論。

關鍵詞：電子計算機 電子管計算機 晶體管計算機 集成電路計算機

電子計算機的發展世代主要是以硬件核心的質量水平為標準劃分的。

1939年10月，美國愛阿華大學教授約翰?文森特·阿塔那索夫（John Vincent Atanasoff）發明了世界第一臺電子計算機。

從世界第一臺電子計算機誕生以來，電子計算機的發展經歷了四代。

第一代：電子管計算機（1939年—1958年）

硬件方面：邏輯元件采用的是真空電子管；主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁心；外存儲器采用磁帶。

軟件方面：采用的是機器語言和匯編語言。1954年，第一個高級程序設計語言FORTRAN問世。FORTRAN語言的設計者約翰·巴克斯（John Backus）在1977年獲得圖靈獎。

應用領域以軍事和科學計算為主。

電子管計算機的缺點是體積大，功耗高，可靠性差，速度慢（一般為每秒數千次至數萬次），價格昂貴。

第一臺功能齊全的電子管計算機是ENIAC。

1946年2月14日，由美國軍方定制的電子計算機“電子數字積分計算器”（Electronic Numerical And Calculator- ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC（埃尼阿克）是為美國奧伯丁武器試驗場計算彈道需要而研制的。這臺計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺；重達28噸，功耗為170 千瓦。ENIAC的運算速度為每秒5000次的加法運算。ENIAC的造價約為487000美元。

ENIAC計算機

第二代：晶體管計算機（1958年—1964年）

硬件方面：晶體管作為邏輯器件；磁心(Magnetic Core)作主存儲器；磁帶、磁鼓、紙帶、卡片、卡片穿孔機和卡片閱讀機作輸入輸出設備。

軟件方面：使用操作系統；除機器語言和匯編語言外，使用高級程序設計語言（Algol、COBOL等）及其編譯程序。Algol 60 語言的設計者彼得·諾爾（Peter Naur）獲得2005年度的圖靈獎。

應用領域：以科學計算和數據（廣義的數據，包括文字、數學符號等）處理為主，并開始進入工業控制領域。

特點是體積縮小，能耗降低，可靠性提高，運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）。

第二代計算機的代表性機器是：IBM公司研制的IBM 7094和數字設備公司（Digital Equipment Company-DEC）研制的PDP-1。

第三代：集成電路計算機（1964年—1970年）

硬件方面：邏輯器件采用集成電路（Integrated Circuit-IC），包括小規模 （Small Scale Integration-SSI）集成電路和中規模（Middle Scale Integration-MSI）集成電路；主存儲器仍采用磁心，并逐漸被半導體存儲器取代。

軟件方面：出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法；使用圖形用戶界面（Graphical User Interface-GUI）。

應用領域：科學技術計算，數據處理，圖像處理，信息管理，工業控制。

特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化。

具有代表性的第三代電子計算機有：IBM公司的32位大型計算機(Mainframe) System360系列；控制數據公司（Control Data Corporation-CDC）的超級計算機(Supercomputer) CDC-6600、CDC-6700。

第三代小型機在計算機市場大受歡迎，其代表性機器是：DEC公司的8位小型機PDP-8和16位小型機PDP-11。

第四代：大規模集成電路計算機（1971年至今）

硬件方面：邏輯器件采用大規模（Large Scale Integration-LSI）集成電路和超大規模（Very Large Scale Integration-VLSI）集成電路；主存儲器使用半導體存儲器；外存儲器有磁鼓、磁盤、光盤、U-盤等。

軟件方面：使用操作系統UNIX（包括Linux）、Windows等等；數據庫管理系統(DBMS) dBase、Oracle等；多功能程序設計語言C++、Java等；面向對象的程序設計語言；各行各業的應用軟件。

1971年11月，英特爾(Intel)公司研制的世界上第一臺微處理器芯片4004在美國硅谷誕生，開創了人類使用微型計算機的新時期。

1976年，克雷(Cray)公司推出世界上首臺運算速度超過每秒1億次的超級計算機Cray-1。

應用領域：從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭，并且擴展到各個領域、各個行業。

我國于1983年研制成功每秒運算1億次的銀河Ⅰ巨型計算機以后；1993年研制成功每秒運算10億次的銀河Ⅱ型通用并行巨型計算機。2016年，超級巨型計算機“神威?太湖之光”峰值性能為12.5億億次/秒，運算速度世界第一。

超級計算機“神威·太湖之光”

第五代：巨大規模集成電路計算機，或者具有人工智能的電子計算機

什么是第五代電子計算機？計算機界有兩種觀點：

其一，有些人沿著按集成電路的集成度劃分計算機發展世代的標準，第五代電子計算機是“巨大規模集成電路（Ultra Large Scale Integration-ULSI）”計算機。這樣，在硬件方面，第四代計算機與第五代計算機沒有明顯的分界線。

其二，很多人認為，第五代電子計算機是智能計算機，具有廣博的知識、會自動學習、能夠思維推理。這樣，第四代計算機與第五代計算機的區別主要是在軟件方面。而在硬件方面，第四代計算機與第五代計算機根本沒有分界線。

此外，還有些人提出：第五代計算機是“原子計算機”、“分子計算機”、“量子計算機”、“生物計算機”等。但是，這些計算機都不是電子計算機。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电子计算机的发展世代电子计算机的诞生和发展的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。