特別數字計算機

特別數字計算機是指電子數字計算機，是指參與運算與存儲的數據是用0和1構成的二進制數的形式表示的，基本運算部件是數字邏輯電路組成的計算機。

數字計算機的分類方法很多。按規模可有大、中、小之分，現在又出現了巨型和微型兩種；按使用範圍來分有通用的和專用的；按數的表示形式來分有定點的和浮點的；按操作方式來分有串列的和平行的，等等。

基本介紹

• 中文名：特別數字計算機
• 外文名：Special digital computer
• 形式表示：用0和1構成的二進制數
• 運算部件：數字邏輯電路組成
• 屬於：計算機
• 學科：計算機技術

發展

世界上第一台電子計算機是在1946年由美國的John W Mauchly和J Presper Eckert等人在賓夕法尼亞大學設計製造的。起名叫ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，它是用電子管作邏輯元件組裝起來的一台電子數字計算機。近60年來，計算機技術得到了迅速的發展，走過了從電子管、電晶體、中小規模積體電路到大規模、超大規模積體電路計算機的發展道路，現在正在向智慧型計算機和神經網路計算機的方向發展。

20世紀40年代末到50年代中期的計算機都是採用電子管元件組成的，此時的計算機稱為第一代計算機，也就是電子管計算機，如mM公司的IBM701(1953．4)和IBM650(1954.11)。第一代計算機除採用電子管作為主要元件外，用光屏管或汞延時電路作存儲器，使用機器語言或彙編語言編寫程式，幾乎沒有什麼系統軟體。這一代計算機的體積笨重、功耗大、運算速度慢、可靠性差，並且維護使用困難。

20世紀50年代中期，電晶體發明了，它使計算機技術產生了革命性的變化。電晶體很快代替電子管用到計算機上，形成了第二代計算機，即電晶體計算機。這一代計算機的代表產品如IBM公司的IBM7090(1959.11)、IBM7094(1962.9)，Burroughs公司的B5500。第二代計算機的主要特徵是採用電晶體元件，開始使用磁芯和磁鼓作存儲器。進入20世紀60年代以後，計算機的理論不斷成熟，硬體上引進了通道技術和中斷系統，使計算機的硬體更加完善；軟體方面產生了FORTRAN、COBOL、ALGOL60、PL/1等高級程式設計語言和批量處理作業系統。在套用方面，計算機不僅用來進行科學計算，而且開始用於數據處理和過程控制。和第一代計算機相比較，電晶體計算機各方面的性能都有了很大的提高，軟體和硬體日臻完善。

20世紀60年代中期，半導體工藝的發展，製造成功了積體電路，計算機也開始採用中小規模積體電路作為計算機的主要元件，故第三代計算機又稱為中小規模積體電路計算機，如IBM公司的IBM360(中型機)、IBM370(大型機)；DEC公司的PDP.11系列小型計算機。計算機中的邏輯元件採用積體電路，使得計算機更加小型化，也大大降低了計算機的功耗，由於焊點和接外掛程式的減少，進一步提高了計算機的可靠性。在這一時期，軟體有了更進一步的發展，有了標準化的程式設計語言和人機會話式的Basic語言，作業系統更加完善和普及，實時系統和計算機通信網路也有了相應的發展。

1971年起，大規模積體電路製作成功，從而使計算機也進入了第四代——大規模超大規模積體電路計算機時代。這一代的計算機的體積進一步縮小，性能進一步提高。使用了半導體存儲器作記憶體儲器，發展了並行技術和多機系統，出現了精簡指令集計算機RISC。軟體系統工程化、理論化、程式設計自動化，是軟體方面的主要特點。在研製出運算速度達幾億、幾十億次每秒的巨型計算機的同時，微型計算機的產生、發展和迅速普及是至今仍處於第四代計算機時代的重要特徵。

進入20世紀90年代以後，計算機開始向“巨”(巨型化)、“微”(微小化)、“網”(計算機網路化)、“智”(計算機智慧型化)、“多”(多媒體計算機)的方向發展。

工業已開發國家像美國和日本憑藉自己的經濟實力，研製運算速度達每秒幾百億次到上萬億次的巨型計算機，這些運行速度極高、存儲容量很大和功能非常強的巨型計算機主要套用於天文、氣象、地質部門，也用於太空梭、衛星軌道計算及核武器研製等尖端科學技術領域和軍事部門。他們把研製巨型計算機的技術水平作為稱霸世界的一個標誌。我國從1983年由國防科技大學計算機研究所研製成功銀河-I號億次巨型計算機開始，在20世紀90年代，先後研製成功銀河-II號10億次每秒通用並行巨型計算機、銀河．Ⅲ號百億次每秒並行巨型計算機和峰值運算速度達到3840億次每秒浮點運算的大規模並行計算機系統“神威I”，以及2002年8月29日宣布研製成功的名為“深騰1800”的萬億次每秒(1.0TFLOP/s)聯想高性能計算機，使我國成為世界上為數不多的能研製巨型計算機的國家之一。“神威I”和“深騰1800”的研製成功，是我國在巨型計算機研製和套用領域取得的重大成果，是中國IT企業群體發展歷程中的一塊里程碑。它標誌著中國成為繼美國、日本之後，世界上第三個具備研製高性能計算機能力的國家。

微小化是指利用微電子技術和超大規模積體電路技術，把計算機的體積進一步縮小，價格進一步降低，計算機的微小化已成為計算機發展的重要方向。各種攜帶型計算機、筆記本式計算機和手掌式計算機的大量面世和使用，是計算機微小化的一個標誌。

計算機網路化是計算機發展的又一個趨勢。從單機走向網路，是計算機套用發展的必然結果。所謂計算機網路化是指用現代通訊技術和計算機技術把分布在不同地點的計算機互聯起來，組成一個規模大、功能強的可以互相通信的網路結構。網路化的目的是使網路中的軟體、硬體和數據等資源，能被網路上的用戶共享。今天，計算機網路可以通過衛星將遠隔千山萬水的計算機聯入國際網際網路，如Intemet。當前發展很快的微機區域網路正在現代企事業管理中發揮越來越重要的作用。計算機網路是信息社會的重要技術基礎。

計算機智慧型化是指使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力，使計算機成為智慧型計算機。這也是目前正在研製的新一代計算機要實現的目標。智慧型化的研究包括模擬識別、物形分析、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程式設計、專家系統、學習系統和智慧型機器人等等。目前，已研製出多種具有人的部分智慧型的“機器人”，可以代替人在一些危險的工作崗位上工作。

多媒體技術是當前計算機領域中最引人注目的高新技術之一。多媒體計算機就是利用計算機技術、通訊技術和大眾傳播技術，來綜合處理多種媒體信息的計算機，這些信息包括文本、視頻圖像、圖形、聲音、文字等。多媒體技術使多種信息建立了有機的聯繫，集成為一個系統，並具有互動性。多媒體計算機將真正改善人機界面，使計算機朝著人類接受和處理信息的最自然的方式發展。

特點

數字計算機的特點是該類計算機輸入、處理、輸出和存儲的數據都是數字信息，這些數據在時間上是離散的。且存儲容量大、精度高、適應性好以及處理能力強。