電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展（下）

俞望年

第二代電子計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)）

第二代電子計(jì)算機(jī)時(shí)代是從1958年到1964年，第二代電子計(jì)算機(jī)全部采用晶體管作為電子器件，其運(yùn)算速度比第一代電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)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(jì)算機(jī)采用的電子管元件有許多明顯缺點(diǎn)，如，在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量太多，可靠性較差，運(yùn)算速度不快，價(jià)格昂貴，體積龐大，這些都使計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)室的肖克利、巴丁和布拉頓組成研究小組，研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管。1954年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制第一臺(tái)使用晶體管線路的計(jì)算機(jī)，取名“催迪克”（TRADIC），它裝有800個(gè)晶體管。1955年，美國在一枚導(dǎo)彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計(jì)算機(jī)。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(jì)算機(jī)體積更小，運(yùn)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也發(fā)生了改變，以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。

第三代電子計(jì)算機(jī)（中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)）

第三代電子計(jì)算機(jī)時(shí)代是從1965年到1971年，這一時(shí)期的電子計(jì)算機(jī)的主要特征是以中小規(guī)模集成電路為電子器件，運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬次至上千萬次基本運(yùn)算，并且出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的功能越來越豐富，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，還用于文字處理、自動(dòng)控制、生產(chǎn)管理、交通管理、情報(bào)檢索等領(lǐng)域。

第四代電子計(jì)算機(jī)（大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)）

第四代電子計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)是美國ILLIAC-IV計(jì)算機(jī)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。微型計(jì)算機(jī)，是第四代電子計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要機(jī)型，在這一階段得到廣泛普及。這一過程也成就了幾個(gè)跨國大公司，如IBM、英特爾公司等。微型計(jì)算機(jī)代表著一個(gè)國家計(jì)算機(jī)的普及程度。

未來的計(jì)算機(jī)

基于集成電路的電子計(jì)算機(jī)短期內(nèi)不會(huì)退出歷史舞臺(tái)，一些新的電子計(jì)算機(jī)開始走進(jìn)我們的視野：超級計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)等。超級計(jì)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(diǎn)，也是一個(gè)國家科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一。超級計(jì)算機(jī)是一個(gè)國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)，位于中國江蘇省無錫市，是由國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制的超級計(jì)算機(jī)。它運(yùn)算速度非常快，在全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單中名列前茅。

量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置，主要特點(diǎn)是速度快、處置信息能力強(qiáng)，目前很多國家都積極研究量子計(jì)算機(jī)。

生物計(jì)算機(jī)也稱仿生計(jì)算機(jī)，用蛋白質(zhì)分子作為生物芯片來替代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體硅片，利用有機(jī)化合物存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在生物計(jì)算機(jī)中，信息以波的形式傳播，當(dāng)波沿著蛋白質(zhì)分子鏈傳播時(shí)，會(huì)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。生物計(jì)算機(jī)體積小、功效高，具有很強(qiáng)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(jì)算機(jī)的能量消耗很低，僅相當(dāng)于普通計(jì)算機(jī)的十億分之一，且具有巨大的存儲(chǔ)能力。