三、電子計算機技術(shù)

　　1946年，美國研制成了世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC，盡管體積龐大、耗電驚人、功能有限，但開辟了一個計算機科學(xué)技術(shù)的新紀元。

　　1．電子計算機的構(gòu)成可分為硬件和軟件兩個部分

　　(1）硬件。

　　電子計算機的硬件因機器的規(guī)模和用途不同而不同，但其基本組成是一致的。硬件主要是由電子計算機的中央處理器（即CPU）、存貯器、輸入和輸出裝置三大部分構(gòu)成的。中央處理器和內(nèi)存貯器構(gòu)成了電子計算機的主機；外存貯器和包括電源在內(nèi)的輸人、輸出裝置則是它的外圍設(shè)備。

　　(2）中央處理器是電子計算機硬件的主體，它的功能是解釋和執(zhí)行指令。

　　存貯器是計算機的記憶裝置，用以存放原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序及其中間結(jié)果。存貯器又分為內(nèi)存貯器和外存貯器。內(nèi)存貯器（亦稱主存貯器）直接與CPU相聯(lián)，其中的指令和數(shù)據(jù)可以由CPU隨機存取。內(nèi)存貯器的容量比外存貯器小，但存取速度比外存貯器快，用于存貯常用的程序和數(shù)據(jù)。

　　(3）軟件。

　　軟件是指計算機的程序系統(tǒng)，它包括操作（系統(tǒng)）程序、實用程序和編譯程序等。程序是指示機器工作的手段。如果說硬件是機器存在的物質(zhì)形態(tài)，軟件就是機器的運作程序和運作方式，沒有軟件機器就不會動作，猶如一堆廢鐵。

　　2．電子計算機應(yīng)用的主要領(lǐng)域

　　電子計算機面世以來應(yīng)用領(lǐng)域不斷地擴展。就當(dāng)前的情況說來主要有下列幾個方面：①數(shù)據(jù)處理；②數(shù)值計算；③實時控制；④文字處理。

　　3．電子計算機發(fā)展的主要趨勢

　　電子計算機技術(shù)是當(dāng)代發(fā)展最快的技術(shù)，真可謂日新月異，過不了幾年就幾乎完全改觀。以現(xiàn)在情況看大致有下列趨勢：①巨型化；②小型和微型化；③網(wǎng)絡(luò)化；④智能化。

　　4．計算機技術(shù)發(fā)展的主潮流

　　關(guān)于當(dāng)前計算機技術(shù)發(fā)展的主潮流，國內(nèi)外比較一致的看法是：以RIS（二、并行處理、多媒體技術(shù)為主，軟件和網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)發(fā)展。

　　(l)RISC是精簡指令系統(tǒng)計算機（ReducedInstructionSetComputer）的英文縮寫。所謂指令系統(tǒng)是計算機所能執(zhí)行的操作命令的集合。程序最終都要變成指令的序列，計算機才能執(zhí)行。計算機都有其自己的指令系統(tǒng)，對于本機指令系統(tǒng)的指令，計算機能識別并執(zhí)行，識別就是可以進行譯碼―把代表操作的二進制碼變成操作所對應(yīng)的控制信號，從而進行指令要求的操作。一般講，計算機的指令系統(tǒng)愈豐富，它的功能也愈強。RISC系統(tǒng)將指令系統(tǒng)精簡，使系統(tǒng)簡單，目的在于減少指令的執(zhí)行時間。提高計算機的處理速度。另外，傳統(tǒng)的計算機一般都是每次取一條指令，而RISC系統(tǒng)采用多發(fā)射結(jié)構(gòu)，在同一時間發(fā)射多條指令，當(dāng)然這必須增加芯片上的執(zhí)行部件。

　　(2）并行處理技術(shù)也是提高計算機處理速度的重要方向。

　　傳統(tǒng)的計算機，一般都只有一個中央處理器，中央處理器中執(zhí)行的也只有一個程序，程序的執(zhí)行是一條接一條地順序進行，通過處理器反映程序的數(shù)據(jù)流也是一個接一個的一串，所以叫串行執(zhí)行指令。并行處理技術(shù)可在同一時間內(nèi)在多個處理器中執(zhí)行多個相關(guān)的或獨立的程序。目前并行處理系統(tǒng)分兩種：一種是具有4個、8個，甚至32個處理器集合在一起的并行處理系統(tǒng)，或稱多處理機系統(tǒng)；另一種是將100個以上的處理器集合在一起，組成大規(guī)模處理系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)不僅是處理器數(shù)量多少之分，其內(nèi)部互連方式、存儲器連接方式、操作系統(tǒng)支持以及應(yīng)用領(lǐng)域都有很大的不同。有些計算機的應(yīng)用領(lǐng)域如長期天氣預(yù)報、人類染色體研究以及粘性流體力學(xué)等領(lǐng)域，要求計算機的運算速度達到10。億次甚至l0000億次每秒，這樣的速度，不靠并行處理技術(shù)是不可能達到的。并行處理技術(shù)在硬件上已處于成熟階段，軟件還有一定的差距，首先是操作系統(tǒng)和并行編譯系統(tǒng)的研究。

　　(3）多媒體技術(shù)是進一步拓展計算機應(yīng)用領(lǐng)域的新興技術(shù)。

　　它是把文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像和聲音等信息媒體作為一個集成體由計算機處理，把計算機帶入一個聲、文、圖集成的應(yīng)用領(lǐng)域。多媒體計算機必須有顯示屏、鍵盤、鼠標、操縱桿、視頻錄像帶／盤、攝像機、輸人／輸出、電訊傳送等多種外部設(shè)備。

　　多媒體系統(tǒng)把計算機、家用電器、通信設(shè)備組成一個整體，由計算機統(tǒng)一控制和管理。國際上有句口號叫“多媒體技術(shù)―下一代的浪潮！”預(yù)見了多媒體系統(tǒng)的發(fā)展將對人類社會產(chǎn)生的巨大影響。

　　(4）在電子計算機飛速發(fā)展的同時，光控計算機也取得了突破性發(fā)展。

　　另外，自20世紀70年代以來，人們已開始研究生物計算機，也叫分子計算機，它將具有比電子計算機和光學(xué)計算機更優(yōu)異的性能。

　　四、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　所謂網(wǎng)絡(luò)，是指在地理上分散布置的多臺獨立計算機通過通信線路互連構(gòu)成的系統(tǒng)。根據(jù)聯(lián)網(wǎng)區(qū)域的大小，計算機網(wǎng)絡(luò)可分成局域網(wǎng)和遠程網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡(luò)人大提高了計算機軟硬件及數(shù)據(jù)的使用效率，擴大了人類知識財富的共享，使人類步人了一個全新的時代―知識經(jīng)濟時代。

　　信息社會需要不斷革新信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。信息網(wǎng)的發(fā)展趨勢是實現(xiàn)數(shù)字化、寬帶化、綜合化、智能化。在信息時代，光纖網(wǎng)將日益發(fā)揮它的巨大作用。目前許多國家在發(fā)展綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN)的基礎(chǔ)上，正朝寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B一ISDN）、智能化和個人化信息網(wǎng)計劃”通信主題提出的“寬帶化、智能化、個人化的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)邁進。我國“863計劃(BIP一ISDN)”技術(shù)，反映了未來電信技術(shù)發(fā)展的總趨勢。

　　五、微電子技術(shù)

　　微電子技術(shù)的發(fā)展可以追溯到晶體管的出現(xiàn)。1947年美國電話電報公司（AT乙T）的貝爾實驗室的三位科學(xué)家巴丁、布賴頓和肖克萊制成第一支晶體管，開始了以晶體管代替電子管的時代。晶體管的出現(xiàn)可以說是集成電路出臺的序幕。

　　微電子技術(shù)的研究重點是集成電路。集成電路是指以半導(dǎo)體晶體材料為基片，采用專門的工藝技術(shù)將組成電路的元器件和互連線集成在基片內(nèi)部、表面或基片之上的微小型化電路或系統(tǒng)。標志集成電路水平的指標之一是集成度。所謂集成度是指在一定尺寸的芯片上能做出多少個晶體管，也有的用在一定尺寸的芯片上能做出多少個門電路（一個標準的門電路是由一個或幾個晶體管組成的）來衡量集成度。

　　到20世紀6。年代中期，集成度水平已經(jīng)提高到兒百甚至上千個元器件（指晶體管）。我們把集成100一1000個晶體管的集成電路稱為中規(guī)模集成電路（MediumScaleIntegration，簡稱MSI）。70年代是集成電路飛速發(fā)展的時期，集成電路已經(jīng)進人1000個以上元器件的大規(guī)模集成（LargeScaleIntegration，簡稱LSI）時代，這期間已經(jīng)出現(xiàn)了集成20多萬個元器件的芯片。人規(guī)模集成電路不僅僅是元器件集成數(shù)量的增加，集成的對象也起了根本的變化，它可能是一個復(fù)雜的功能部件，也可能是一臺整機（如單片計算機）。80年代可以看作是超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration，簡稱VLSI）的時代，芯片上集成的元件數(shù)已達10萬以上，而且已經(jīng)突破了百萬大關(guān)。

　　生產(chǎn)集成電路的原料是硅、鋁、水、某些化合物和一些普通氣體，這些材料都不昂貴，但是，制造集成電路的過程卻相當(dāng)復(fù)雜，對所用的設(shè)備要求很高，所以建立集成電路產(chǎn)業(yè)的投資是相當(dāng)巨大的。而芯片價格的下降，只有依靠現(xiàn)代化的大批量生產(chǎn)才能達到。

　　微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，首先引起了計算機技術(shù)的巨大變革。由于計算機的邏輯部件特別是計算機的心臟―中央處理器的集成化，使微型計算機應(yīng)運而生，并在1970一80年間得到迅速發(fā)展，特別是IBMPC個人計算機出現(xiàn)以后，打開了計算機普及的大門，促進了計算機在各行各業(yè)的應(yīng)用，五六十年代，價格昂貴、體積龐大、耗能驚人的計算機，只能在少數(shù)大型軍事或科研設(shè)施中應(yīng)用，今天由于采用了大規(guī)模集成電路，計算機已經(jīng)進人普通的辦公室和家庭。而計算機應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，反過來更促進了集成電路芯片的研制和生產(chǎn)。

　　微電子技術(shù)對電子產(chǎn)品的消費者市場也產(chǎn)生了深遠的影響。價廉、可靠、體積小、重量輕的微電子產(chǎn)品，使電子產(chǎn)品面貌一新；微電子技術(shù)產(chǎn)品和微處理器不再是專門用于科學(xué)儀器世界的貴族，而落戶于各式各樣的普及型產(chǎn)品之中，進入普通百姓家。

　　現(xiàn)代的廣播電視系統(tǒng)更是微電子技術(shù)大有用武之地的領(lǐng)域，集成電路代替了彩色電視機中大部分分立元件組成的功能電路，使電視機電路簡捷清楚，維修方便，價格低廉。由于采用微電子技術(shù)的數(shù)字調(diào)諧技術(shù)，使電視機可以對多達100個頻道任選，而且大大提高了聲音、圖像的保真度。微電子技術(shù)將創(chuàng)立集成的家庭終端，為人們提供娛樂、信息和家務(wù)等方面的服務(wù)。

　　總之，作為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心，微電子技術(shù)已經(jīng)滲透到諸如現(xiàn)代通信、計算機技術(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境工程、能源、交通、自動化生產(chǎn)等各個方面，成為一種既代表國家現(xiàn)代化水平又與人民生活息息相關(guān)的高新技術(shù)。

　　

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