第一节微电子与计算机技术(6)

专业知识

于科学计算。其特点是：体积大、耗电大、可靠性差、价格昂贵、维修复杂。

②第二代(1958～1964年)计算机——晶体管计算机。其逻辑元件采用晶体管，体积大大缩小，耗电减少，可靠性提高，并把计算速度从每秒几千次提高到几十万次。硬件设备性能的大幅度提高，为软件的发展打下了物理基础。计算机的程序设计告别了机器指令的时代，适用于科学计算的 FORTRAN语言、面向商业应用的COBOL语言、通用性的PASCAL语言、简单易学的BASIC等高级编程语言纷纷问世，大大提高了编程的工作效率；同时，还出现了以批处理为主的操作系统。

此时的计算机主要应用于科学计算和各种事务处理，并开始用于工程控制。

③第三代(1964～1971年)计算机——集成电路计算机。60年代中期，计算机开始采用集成电路。计算机的体积、重量、功耗大幅度降低，性能大幅度提高。在外存储器方面，一种速度更快、纪录密度更高的磁盘成为该代计算机的主流。

在系统结构方面，出现了系列化兼容的大、中型机和小型机，其中最有影响力的代表机型是IBM公司的IBM 360(后来升级为 IBM370)和DEC(Digital Equipment Corporation，现已被康柏公司兼并)公司的PDP—11，二者分别成为大、中型机和小型机的主流机型，其体系结构成为事实上的国际标准。

在软件方面，出现了操作系统，算法语言也更加丰富和完善。由多台计算机通过通信线路互联起来构成的计算机网络开始出现，其典型的代表是美国国防部的ARPANET网。

④第四代(1971年至现在)：大规模集成电路计算机。在第三代之前，计算机技术主要集中在大型机和小型机领域发展，但随着超大规模集成电路和微处理器技术的进步，计算机进入寻常百姓家的技术障碍已层层突破。特别是从英特尔(Intel)公司发布其面向个人机的微处理器8080之后，这一浪潮便汹涌澎湃起来。

微处理器的问世不仅使个人计算机异军突起，同时也真正实现了计算机技术向各行各业、各个领域的渗透。微处理器的功能大、体积小，可以把它安装到各种生产工具和生活用具上。现在人们常常讲“机电一体化”，就是用微处理器改造传统的机器、通信设备和家用电器，使之接受处理器芯片的控制。

第四代计算机在实现微型化的同时，还实现了巨型化。它的运算能力则达到了第一台计算机的百万倍、千万倍甚至上亿倍。 1996年12月，美国耗资5500万美元制成了每秒可运算1．4万亿次的超级计算机，这台计算机的体积相当于57台冰箱，使用了9000多块“奔腾”芯片，可以在15s内完成笔算需要25万年、个人计算机需要2天才能完成的任务。它主要用来进行核试验、天气和自然灾害预报、基因研究、太空模拟试验等数据量非常巨大的研究工作。 我国在巨型机的研制上也拥有相当的实力，1997年6月19日，每秒浮点运算达100亿次的银河Ⅲ并行巨型计算机在我国研制成功，它标志着我国在高性能计算机的研制上实现了新的突破。

从1946年世界上第一台电子数字计算机诞生以来，到“微处理器改变全球”，仅仅经历了半个多世纪，它的发展速度是世界上任何其他技术所不能比拟的。迄今，世界上最快的计算机是康柏公司的代号为“Q”的超级计算机，它每秒钟能计算30万亿次。 IBM宣布，下一个目标是制造每秒100万亿次的超级计算机——蓝色基因(Blue Gene)。

2．微处理器的升级

在计算机的发展史上，20世纪70年代初问世的第四代大规模集成电路计算机具有特殊的重要意义。高度的集成化使得计算机的中央处理器(CPU)和其他主要功能可以集中到同一块半导体硅片(即微处理器芯片)上。其高度的集成性，不仅仅使体积缩小，更使速度加快，故障减少。

微处理器的不断升级为现代计算机插上了腾飞的翅膀，计算机技术经过多年的积累，终于驶上了用硅铺就的高速公路。