電路時代

時間：2024-01-22 02:10:01 | 來源：信息時代

時間：2024-01-22 02:10:01 來源：信息時代

電路時代：
我們知道，在電子計算機(jī)里有許許多多電路，這些電路像一個個小型的交通控制系統(tǒng)，控制電流的往來。電流流通的路線由電路的形式?jīng)Q定。在電子管計算機(jī)中，電路是由單個電子管、電阻、電容等元件，經(jīng)過焊接組裝成的；在晶體管計算機(jī)中，電路是由單個晶體管、電阻、電容等元件，經(jīng)過焊接組裝成的。當(dāng)科學(xué)家們采用先進(jìn)的工藝技術(shù)，把微型化的晶體管、電阻、電容等元件集中組成電路，再把許許多多這樣的電路集中在一塊相當(dāng)小的半導(dǎo)體硅片上，這就是集成電路。集成電路塊只有大拇指那么大。是在 1969 年由美國英特爾公司年輕的工程師霍夫研制成功的。
所謂中小規(guī)模集成電路是相對后來的“大規(guī)?！奔呻娐范缘?。1960年誕生的第一塊集成電路，是小規(guī)模集成電路，在一平方毫米的硅片上形成一個電路。
采用中小規(guī)模集成電路制成的電子計算機(jī)，是第三代電子計算機(jī)。比如 1964 年生產(chǎn)的 IBM360 機(jī)。因采用了集成電路，大大縮短了信息傳輸?shù)臅r間，降低了電路的故障，因而使計算機(jī)可靠性顯著提高，運(yùn)算速度大增，已達(dá)到每秒幾百萬次，重量、體積、功耗、成本也大大減少。
我們知道，電子和光的速度是每秒 30 萬千米。電子計算機(jī)的線路越短，電子走過的路程就越短，所花的時間也越少。我們以萬分之一秒計算，第一代電子計算機(jī)中電子線路的累計總長度是 3O 千米左右，第二代縮短到 3000 米，第三代只有 30 厘米左右了。
集成電路促進(jìn)了電子計算機(jī)的小型化。1965 年美國數(shù)字設(shè)備公司制成 12 位小型機(jī)后，各種小型機(jī)紛紛出現(xiàn)，迅速發(fā)展。
1970 年出現(xiàn)了能裝 1000 個電路的大規(guī)模集成電路，它們的大小只有我們平時吃的方塊糖那樣大。采用大規(guī)模集成電路制造的計算機(jī)，是第四代計算機(jī)，比如 1972 年美國 IBM 公司生產(chǎn)的 IBM370 系列機(jī)。目前世界上使用的電子計算機(jī)大多數(shù)是第四代電子計算機(jī)。
如果現(xiàn)在我們拿第四代電子計算機(jī)同第一代電子計算機(jī)“埃尼阿克”相比，我們會發(fā)現(xiàn)，它們的功能一樣，但第四代電子計算機(jī)的體積卻只有“埃尼阿克”的 30 萬分之一，重量是它的 6 萬分之一，耗電量是它的 5 萬分之一，可靠性卻提高了 1 萬倍。
創(chuàng)造這個奇跡的是看起來平淡無奇的小硅片——集成電路。在顯微鏡下觀察這些硅片，如同從空中看到一座現(xiàn)代化城市。由它組成的各種類型和用途的電腦，正對人類社會產(chǎn)生著巨大而深刻的影響。
電子計算機(jī)進(jìn)入第四代的時候，開始朝兩個方向發(fā)展：一是發(fā)展微型電子計算機(jī)；二是發(fā)展大型電子計算機(jī)。
現(xiàn)今社會，在大街小巷經(jīng)常見到“電腦培訓(xùn)”、“電腦打字”的招生廣告，這里說的電腦就是指微型電子計算機(jī)。
微型電子計算機(jī)是由小型計算機(jī)演變而來的，它比小型機(jī)體積小，重量輕，用起來方便靈活，可靠性高，比小型機(jī)更適應(yīng)信息時代的要求，更有發(fā)展前途，一般人們叫它“微機(jī)”，也稱“微電腦”。
第一代微機(jī)是 1970 年 4 月由美國英特爾公司首先研制成功的。它比小型機(jī)的體積要小，但該機(jī)工作速度較慢，不適應(yīng)信息時代的快節(jié)奏。
于是英特爾公司動員人力、物力、運(yùn)用新工藝、新技術(shù)對第一代微機(jī)做了改進(jìn)，很快研制出了第二代微型計算機(jī)。第二代微機(jī)比第一代性能大幅度提高，運(yùn)算速度大大加快，具有抗干擾和抗輻射能力，同時降低了耗電量。
1974 年，后來居上的摩托羅拉公司研制成了第三代微型計算機(jī) 8080A，性能超過了英特爾公司的產(chǎn)品，它比第二代微型計算機(jī)運(yùn)算速度更快，體積進(jìn)一步縮小。之后，微型計算機(jī)迅猛發(fā)展，1978 年出現(xiàn)了 8086 型微機(jī)，指令執(zhí)行時間比 8080A 快 7 倍，完全可以和小型計算機(jī)相媲美了。1981 年又研制出了功能能和 70 年代中期的大中型計算機(jī)相比的微型計算機(jī)。
1979 年世界微機(jī)有 5000 臺，1985 年超過 1 億臺，現(xiàn)在發(fā)展更是迅猛。
8086 型微處理機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了 80286、80386、80486 以及奔騰（80586）機(jī)，功能一代比一代強(qiáng)，不僅可做文字處理，還能進(jìn)行繪圖、設(shè)計，加上多媒體功能，就可以聽音樂、看光盤、打電話、看電視、玩游戲等等。
微型計算機(jī)有許多突出的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：
第一是新。技術(shù)新、工藝新、產(chǎn)品新。它運(yùn)用最新科學(xué)技術(shù)，產(chǎn)品花樣翻新，層出不窮，成為計算機(jī)系統(tǒng)的佼佼者。
第二是快。革新快、換代快、生命力強(qiáng)。微型計算機(jī)的更新?lián)Q代速度驚人。1969 年 8 月設(shè)計、1970 年 4 月第一代微型計算機(jī)問世，1973 年第二代微型計算機(jī)問世，1975 年第三代微型計算機(jī)問世。之后，其性能、質(zhì)量迅速提高，微型計算機(jī)產(chǎn)業(yè)猛烈擴(kuò)張，競爭對手云涌。美國加州甚至出現(xiàn)了以計算機(jī)為主導(dǎo)的電子產(chǎn)業(yè)基地“硅谷”，它的發(fā)展速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了美國當(dāng)年的汽車工業(yè)。
第三是多。品種多、產(chǎn)量多。從 1970 年到 1985 年，產(chǎn)量增加了 30 倍。
到現(xiàn)在不僅有普通微機(jī)，還出現(xiàn)了筆記本、膝上機(jī)等。
第四是便宜。體積小，用材少，價格低，平均每兩年降價一半。
第五是廣。涉及面廣，用途廣。現(xiàn)在，微型計算機(jī)在科研、生產(chǎn)、社會和生活中得到了廣泛應(yīng)用，可以說已滲透到社會生活的各個方面。
我們平時喜歡用“傻瓜”照相機(jī)照相，因為它不需人工調(diào)節(jié)，能自動對光圈定速度、測距離，就是因為在照相機(jī)里安裝了微型計算機(jī)；電視廣告上經(jīng)常說的全自動洗衣機(jī)，不需人工操作就完成洗衣工作，也是微機(jī)的功勞。
微型計算機(jī)用于交通可進(jìn)行自動信號控制、節(jié)約燃料、減少污染、自動剎車；用于商業(yè)可自動售貨、自動結(jié)算、自動加油；用于教育，出現(xiàn)了電腦教師。
今天電腦已廣泛進(jìn)入家庭，微型計算機(jī)已邁向一人一機(jī)的個人電腦時
代。
據(jù)美國一家電臺報道，美國個人電腦 1991 年擁有量為 5500 萬臺。日本電子工業(yè)振興協(xié)會對日本個人電腦市場抽查預(yù)測，個人電腦已進(jìn)人一人一機(jī)的時代。
美國一家市場調(diào)查公司的調(diào)查表明，1991 年，在 2800 多萬個家庭中，有 3000 萬臺個人電腦，研究預(yù)測指出，到 1999 年每個美國家庭平均將有 2.2 臺個人電腦，比每個家庭的子女平均數(shù)量還多，并預(yù)測到 1999 年，在美國的學(xué)校中使用手提式個人電腦，就像現(xiàn)在使用小型計算器那樣普遍。
個人電腦已經(jīng)從業(yè)余愛好者手中的玩藝兒變成了一種非常普及的工具。在千百萬人的辦公桌上，已具有了 50 年代中央處理機(jī)那樣計算能力的個人電腦。在家庭中，個人電腦是自從有電視機(jī)之后作用最大的消費(fèi)品，比電話普及速度還快。美國的少年兒童中有 46％在家里或在學(xué)校中使用電腦。美國人用個人電腦可以干許多工作，比如把電腦與電話線連接，直接傳送信件、文件和其他信息。利用“電子郵局”，只要按下電腦的按鍵，幾秒鐘就能把過去幾天才能寄到的信件內(nèi)容同時送到若干處。還可以用個人電腦構(gòu)成印刷系統(tǒng)，出版自己寫的新聞稿。最廣泛的應(yīng)用是把電腦當(dāng)成最完善的打字機(jī)，62％的電腦擁有者常常用電腦寫信或書寫其他文字材料。用電腦玩游戲也很普遍。
個人電腦發(fā)展十分快。第一代個人電腦很粗糙，用戶要經(jīng)常自己編寫程序。1981 年個人電腦發(fā)展揭開了新的篇章，IBM 公司的個人電腦在佛羅里達(dá)州博卡拉頓的產(chǎn)品開發(fā)實(shí)驗室問世，IBM 個人電腦很快就把很大一部分市場掌握在手中。1982 年末各大公司激烈爭奪市場，相繼大幅度削價，幾個月時間價格從 1000 美元跌到 199 美元。到該年年底，個人電腦擺滿了商店的玩具部。第二代個人電腦，包括 IBMPC 機(jī)及其兼容機(jī)，就是我們常說“攢”的微機(jī)，現(xiàn)已顯得陳舊了。目前，第三代個人電腦包含有強(qiáng)大的微處理機(jī)芯片、存貯器、外部存貯器（如磁盤）、鍵盤、光筆、鼠標(biāo)器、顯示器、打印機(jī)，還有能將信號作轉(zhuǎn)換的調(diào)制——解調(diào)器。當(dāng)然，除硬件之外，還要有軟件，有成套的指令，即編好的程序，個人電腦才能完成各項工作。
個人電腦的興起是信息技術(shù)革命中的一個偉大事件。個人電腦現(xiàn)在國外和洗衣粉、飲料一樣充斥市場，就像罐頭一樣隨時可以買到。個人電腦正朝著小型化、輕量化、高性能和直觀化方向發(fā)展。發(fā)展的核心是力求電腦的操作更簡單，就像使用洗衣機(jī)、錄象機(jī)一樣方便。到那時，對于用戶來說，個人電腦就更“可親”了。為了使用方便，聲控電腦也是一個發(fā)展方向。
1922 年 2 月 25 日，蘋果計算機(jī)公司宣布，該公司已制出一種話控電腦，
它不但能識別口頭命令，有時還能“回答”，當(dāng)它完成任務(wù)后，可以報告它已完成了任務(wù)，并問使用者還有什么事情要做。
1992 年在澳大利亞悉尼舉辦的個人電腦展上，夏普公司推出了只有手掌般大小的超小型電腦，重量只有 500 克，成了名符其實(shí)的“掌上電腦”了。
現(xiàn)在，個人電腦是整個電子計算機(jī)家庭中數(shù)量最多的成員。
1990 年 8 月 2 日，伊拉克入侵科威特，觸犯了美國及其他西方國家的戰(zhàn)略利益。海灣上空戰(zhàn)云密布。8 月 4 日美國制定了代號為“沙漠盾牌”的軍事行動計劃，應(yīng)沙特國王的請求，向海灣地區(qū)增派大量軍隊。1991 年 1 月 17 日，海灣戰(zhàn)爭終于爆發(fā)。
當(dāng)天夜晚，一片漆黑，幾百架多國部隊飛機(jī)對伊拉克首都巴格達(dá)進(jìn)行了輪番轟炸，據(jù)美國一位退役的將軍說：“僅這一夜向伊拉克和科威特瀉下的炸彈，就相當(dāng)于一個半投在廣島的原子彈?！比欢屆绹笓]部的軍官們真正感到驚奇的，是這次轟炸幾乎都命中預(yù)定的目標(biāo)，參謀部的軍官甚至認(rèn)為這是一個奇跡。
人們不禁會問：多國部隊的夜間轟炸，為什么“幾乎都命中預(yù)定的目標(biāo)”？原來，早在戰(zhàn)爭爆發(fā)前幾個月，美國就專門發(fā)射了幾顆軍事衛(wèi)星上天，全天 24 小時不間斷地監(jiān)視著伊拉克、科威特地區(qū)的動靜，包括伊軍通訊波
段、電臺位置、雷達(dá)頻率、部隊調(diào)動、武器位置等，然后將收集到的大量情報傳到指揮中心，在這里由大型計算機(jī)迅速加以處理，僅僅幾分鐘，一張張清晰的照片就送到指揮官面前。照片上及時顯示出伊拉克導(dǎo)彈的位置、停在跑道上和隱蔽在機(jī)庫里的各種飛機(jī)、以及伊拉克的化學(xué)工廠、核研究中心、通信中心等要害部門，甚至連伊拉克總統(tǒng)薩達(dá)姆所處的位置，都在這些照片中標(biāo)明了。于是多國部隊根據(jù)情報制出一套作戰(zhàn)地圖，極其精確地標(biāo)出了攻擊目標(biāo)。戰(zhàn)爭前夕，又把截獲的數(shù)百萬條信息輸入電腦處理分析，極其精確地制定了進(jìn)攻計劃；最后對所有情報詳細(xì)篩選，編入計算機(jī)程序，制成數(shù)據(jù)圖象，輸入各類作戰(zhàn)飛機(jī)的電腦。戰(zhàn)斗中，大型電子計算機(jī)及時處理前線發(fā)回的信息，能在幾秒至十秒鐘之內(nèi)，將信息和指令發(fā)回前線，供指揮官選擇有利時機(jī)發(fā)起攻擊。可以說整個轟炸行動得以準(zhǔn)確、利索的完成，完全得益于計算機(jī)。
海灣戰(zhàn)爭中還進(jìn)行了導(dǎo)彈戰(zhàn)，最著名的就是“愛國者”大戰(zhàn)“飛毛腿”。
“飛毛腿”導(dǎo)彈是蘇聯(lián)制造的，它的飛行速度相與快，因此得名“飛毛腿”。
“愛國者”導(dǎo)彈是美國制造的反彈道導(dǎo)彈。
伊拉克在遭到多國部隊的沉重打擊后，使用“飛毛腿”予以反擊。美國則派出了“愛國者”導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。短短 10 多天，伊拉克先后發(fā)射了 25 枚“飛毛腿”導(dǎo)彈，其中 20 枚被“愛國者”導(dǎo)彈攔截并摧毀。其后向以色列發(fā)射了 10 多枚，也大都被“愛國者”導(dǎo)彈攔截。整個戰(zhàn)事“愛國者”導(dǎo)彈的攔截率達(dá)到了 95％，因此榮獲了“飛毛腿導(dǎo)彈克星”的光榮稱號。
在這場反導(dǎo)彈的戰(zhàn)事中，計算機(jī)起了決定性的作用?！帮w毛腿”導(dǎo)彈的射程有 600 千米，“愛國者”導(dǎo)彈的射程只有 150 千
米，在“飛毛腿”導(dǎo)彈發(fā)射后 3/4 的飛行路程中，不能發(fā)射“愛國者”導(dǎo)彈。這樣，從發(fā)射“愛國者”導(dǎo)彈到擊落“飛毛腿”導(dǎo)彈之間，僅有 1 分鐘時間。在短短的 1 分鐘時間內(nèi)，全靠計算機(jī)計算出“飛毛腿”導(dǎo)彈的飛行軌跡和控制“愛國者”導(dǎo)彈，在“飛毛腿”導(dǎo)彈逼到非常接近的時刻，才發(fā)出發(fā)射指令。在“愛國者”導(dǎo)彈發(fā)射后 10 秒的飛行中，導(dǎo)彈和目標(biāo)的相對位置還要由
計算機(jī)作出精確的確定，以保證攔截成功。
能在這短短的時間內(nèi)，完成這么多的工作，靠的完全是有高度的可靠性、能高速運(yùn)算的大型計算機(jī)。
所謂大型計算機(jī)不是指體積和質(zhì)量很大，而是運(yùn)算速度快、存儲量大、功能強(qiáng)、可靠性好。實(shí)際上這種計算機(jī)已經(jīng)微型化。比如裝在“愛國者”導(dǎo)彈頭部的計算機(jī)就是大型機(jī)的一種。
大型電子計算機(jī)又稱巨型電腦，或超級電腦，是計算機(jī)家庭中運(yùn)算速度最快的一種，每秒可運(yùn)算億次以上。比如我國生產(chǎn)的“銀河”億次計算機(jī)。日本生產(chǎn)的巨型計算機(jī)每秒運(yùn)算 160 億次，更是快得嚇人。最近德國也宣布研制成功了一種每秒運(yùn)算為 400 億次的超級電腦，它采用 16，384 個最新一代處理芯片，并且用新的方法把它們聯(lián)接起來。
美國前總統(tǒng)布什 1991 年向國會提出的 22 項對美國至關(guān)重要的技術(shù)中，有一項就是高性能電腦，其中包括巨型電腦。美國的巨型機(jī)廠家已分別著手進(jìn)行新的開發(fā)。其中克雷公司宣布將把巨型機(jī)運(yùn)算速度再提高 4 倍，即達(dá)每秒 2000 多億次。
巨型電子計算機(jī)主要用于空間技術(shù)、天氣預(yù)報、宇宙空間研究、航空能力學(xué)分析計算、尖端工程的設(shè)計、國防等。
如果用過去的手搖計算機(jī)來運(yùn)算今天的氣象預(yù)報數(shù)據(jù)，那么幾千人揮汗如雨地干幾天也干不完，根本起不到對天氣的預(yù)報作用。這些工作讓今天的大型電子計算機(jī)來做，僅僅是幾分鐘的事，而且又準(zhǔn)確，又可靠。
現(xiàn)代重大的科研項目，特別是航天技術(shù)方面，離了它更是不行。比如航天飛機(jī)的主要控制部件就是計算機(jī)。美國航天專家說：“沒有計算機(jī)，航天飛機(jī)的上天是不可想象的?！?br /> 因此，大型電子計算機(jī)是當(dāng)代一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，體現(xiàn)了一個國家的實(shí)力。
現(xiàn)今在計算機(jī)大家庭中以大型機(jī)、中小型機(jī)、微機(jī)為主，將來的發(fā)展將傾向于微機(jī)和大型機(jī)。