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早期时候的电子计算机是怎样的?

gecimao 发表于 2019-08-08 19:40 | 查看: | 回复:

  在人们致力于发展电子计算机的同时,电子技术也在迅速地发展。1904年,英国工程师约翰·安布罗斯·弗莱明研制成功了二极管。为了进一步增加阴极电子发射能力,1906年,美国的德福雷斯特在二极管的两个电极加了一栅状的金属网,做成了第一只电子三极管。它比继电器开关速度快1万倍。1919年,爱克尔斯和约尔丹把一对三极管连接起来,制成了一个电子管触发器,出现了脉冲电路技术,使电子技术的发展和应用更加迅速而广泛。到20世纪40年代初,设计和制造电子计算机的主要技术条件已经成熟。

  军事上的迫切需要是加速计算机研制的巨大推动力。1942年,美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电子系与美国陆军设在附近的阿贝丁弹道研究试验室合作,负责为陆军计算火力表。这项任务紧迫而又困难,每张表都要计算几百条弹道,而一个熟练的计算员用台式计算机计算一条飞行时间为60秒的弹道要花20小时,用大型的微分分析仪也需要15分钟。这与当时的战争需要极不相称。从战争一开始,阿贝了试验室就不断地对微分分析仪作技术上的改造以满足战争的紧迫需要。要解决这一严峻问题,就必须研制新的高速计算工具。

  当莫奇利提出了一份题为《高速电子计算装置》的报告后,立即受到了协作组军方代表戈德斯泰因的高度重视,并在1943年4月9日的方案讨论会上取得了陆军的支持。当时估计,大约需要17万个电子管,7万个电阻,1万个电容,经费15万美元,这确实是一项巨大的风险计划。这台被命名为“电子数值积分计算机”,简称ENIAC的第一台高速计算机,于1943年6月开始试制。

  承担研制工作的莫尔小组包括戈德斯泰因、莫奇利及24岁的工程师艾克特等人。整个研制过程曲折而又艰辛,但他们齐心协力,克服了重重困难。1945年底,这台标志人类计算工具历史性变革的巨型机宣告竣工。该机共用了18000多个电子管,重达30多吨,运算速度为每秒5000次,用它进行弹道计算,速度比人工计算提高了数千倍。电子计算机的初露头角就显示了巨大的威力。

  埃妮娅卡的计算机历史上开创了一个新的纪元。它采用电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存贮信息,为高速计算机的研制展示了一个广阔的天地,使电子计算机真正进入了现代发展的新时期。自此,人们倾注了巨大的热情来研究和发展这一崭新的计算工具。

  埃妮娅卡的诞生也存在许多缺点。首先,它是个庞然大物,重30多吨,占地面积167平方米,耗电高达150千瓦。其次,它的存贮容量很小,由于计算结果无处可存。只能穿在卡片上再次输入,这就使得电子计算机的快速特点无法发挥(输入卡片是机械操作)。第三,埃妮娅卡也没有真正的控制器(它的程序是外插型的),每算一题,须事先把大量的运算部件像积木一样重新插接,组成新的解题布局,这样,为了进行几分钟的数学计算,准备工作要几小时甚至一两天的时间,这种情况犹如慢牛配快马,极不适应。

  从历史上看,计算机作为科学计算用的机器而诞生的,当时软件很简单,用户又是专家,因而如何降低造价便成了主要矛盾,早期的计算机设计人员便以降低造价为宗旨,追求计算机硬件设计的简洁性,而把大量的功能扩展工作留给了软件,几十年过去了,计算机的硬件结构几乎未变,但是软件却由几百条指令发展到几万条、几十万条指令,使得软件设计、检查、维护、修改都十分困难,成为计算机设计的主要矛盾。

  50年代后期,随着晶体管制造工艺逐步成熟及其实用化和大批量的生产,为计算机过渡到第二代准备了条件。同时,美籍华人王安提出了利用磁性材料进行存贮的原理,麻省理工学院的德福雷斯特提出了用圆环小磁芯存贮数据的观点,并于1956年制成了磁芯存贮器。这样,第二代计算机的制造指日可待。

  最初的第二代计算机采用的是分立的晶体管器件,由于成本价格等因素,当时制成的只是供军用的小型机。1958年以后,美国才开始生产第一批非军用的通用晶体管计算机。

  1958年4月,IBM公司经过认真细致的反复比较,最终决定生产晶体管计算机,以取代电子管计算机。同年11月,美国费尔克公司生产的大型通用晶体管计算机,其性能远远超过了以往的电子计算机。此后,原联邦德国、法国、意大利、前苏联,也都先后开始批量生产晶体管计算机。这样,计算机开始大踏步进入了第二代。

  随着集成电路的问世,计算机的研究也进入了新的发展时期。1961年,得克萨斯仪器公司与美国空军共同研制成功第一批试验性的装载在飞机或导弹上的集成电路计算机。1962年,美国出现了许多集成电路机载火箭用计算机。1964年4月7日,IBM公司宣布研制成功360系列计算机,该系统机成为第三代计算机的代表。随后,原联邦德国、英国、前苏联、日本等相继研制了自己的计算机。我国从1971年起开始生产集成电路计算机。

  第三代计算机的发展重点是小型机。集成电路的应用,使计算机体积减小,功能增强,体积、重量和功能之间的矛盾得以缓解。第三代计算机的重要标志是集成电路。集成电路使计算机的可靠性、体积、速度、功能、成本等方面有了大幅度的改善。第三代计算机的运算速度和内存容量比第二代计算机提高了一个多数量级,价格性能比大幅度下降,通用性提高,软件支持成倍增加,有力地推动了计算机的普及。

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