小小的計算機晶片是怎麼把人類帶入資訊時代的?

各位網友大家好,今天繼續給大家連載20年前解放軍出版社的專著《戰爭離我們有多遠:張召忠點評軍事革命》

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

第二次世界大戰期間,美國賓夕法尼亞大學莫爾電子工程學院的數學家們負責為陸軍計算火炮射擊諸元表,每張表要計算幾百條彈道數據,使用已經發明的臺式機械模擬計算機計算一條彈道需要20個小時,後來集中了200多名計算人員參與計算,即便如此,計算一張火力表也還是需要兩、三個月,這種狀況對戰爭時期的軍隊來講是難以容忍的。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

在這種情況下,莫爾學院提出用電子管研製計算機的設想,很快便得到軍方的支持,並於1943年開始研製、1945年12月正式製造成功世界上第一臺電子計算機,當時人們給它起的名字叫“電子數字交換機和計算器”,英文縮略語為ENIAC。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

這是一臺個頭巨大的電子機器,重達30多噸,佔地面積170多平方米,裝滿了一間大屋子。它使用了17000個電子管,1500個電子機械繼電器,啟動一次要耗電150000瓦電力,存儲量相當於80個字節,運算速度每秒鐘5000次,比當時的機械模擬式計算機的速度快1000倍,同時還首次實現了邏輯運算,從而為計算機的發展埔墊了一塊具有重要歷史意義的基石。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

ENIAC研製成功後迅速裝備陸軍部隊部受到高度重視和歡迎,但不久後人們就發現它存在不少問題,比如體積太大、需要大型運輸卡車載運,搬運困難,耗電多、不適於野外部署,電子管工作時間稍微一長就發熱,不僅毀損嚴重,夜間還往往招來許多蛾子或飛蟲,造成電路短路。儘管如此,人類畢竟有了第一臺真正的電子計算機,所以它的誕生應該作為計算機技術的第一次革命。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

1946年,一位美籍匈牙利科學家馮·諾依曼首次提出關於設計程序內存的設想,這是一個具有開創性的發明,它為後來計算機的飛速發展提供了重要的理論基礎。50年代,貝爾實驗室發現一塊微小的銀色硅片可以代替電子管做電子開關等同樣的工作,而且耗費的電流極小、所產生的熱量也小,還可大量節省空間。這種硅片後來被製成晶體管並被用來製造新型的電子計算機,從而使計算機體積大大減小,中央處理機的尺寸減小到只有一個機櫃大小,耗電量也減少了許多,可靠性也有明顯的提高。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

這時,人們開始發展第二代晶體管計算機。60年代初,先在製作工藝上進行了改進,不再一個一個地焊接和封裝晶體管,而是把許多晶體管按照設計要求連接在一塊用硅製成的印刷電路板上,從而形成了最早期的集成電路模式。雖然每個集成電路板上只能包含幾十個晶體管,但這種設計思路卻為後來的計算機革命奠定了基礎。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

後來,每塊集成電路上就可以堆放幾百個晶體管了,這時的集成電路被稱作中規模集成電路。用一、兩塊這樣的集成電路板就能製成中央處理機,其性能比以前的電子計算機還要強,最後組裝成的計算機尺寸大大減小,於是新穎的小型計算機問世。1964年,美國推出了被公認為世界上第一臺小型機的PDP-8型計算機,第二年就研製出16位的標準化小型計算機。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

從微型機到智能機

第三代計算機產生於70年代初期。人們沿著電路集成化的思路一直往前走,終於在70年代初進入了大規模集成電路的時代,每個集成電路上能夠包含幾千個晶體管,而且用一個單片集成電路便能製成微處理機,其性能遠遠超過以前的中央處理機。這是計算機發展史上的第二次技術革命,因為它把計算機的發展方向推向了微型化。計算機微型化的速度之快令人吃驚,僅僅過了兩三年後,到70年代中期就進入了超大規模集成電路的時代,每片集成電路中所含晶體管的數量陡增到幾萬個,而到80年代初,這一數目就增長到幾十萬個!

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

1977年,英特爾公司把價值300美元的微處理機與30噸重的龐然大物ENIAC做了技術對比:小小的微處理機比ENIAC的運算速度要快20倍,內存更大,可靠度提高了幾千倍,耗電量和一個燈泡差不多,而不像ENIAC那樣相當於一個火車頭的耗電量,其體積只有ENIAC的三萬分之一,而成本只有它的一萬分之一,它不必再用大型卡車載運,體積之小簡直可供人們郵購。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

英特爾公司個人計算機微處理機的更新換代速度非常快,70年代時主要是8080和8088,80年代則出現了80286、80386和80486,90年代則推出奔騰處理器的80586。微處理機的速度幾乎每年翻一番,每秒鐘執行100萬條指令的數目。1992年美國DEC公司的AIPHA處理機已經達到400,工作頻率高達200兆赫。這類高檔微機的性能已經超過了前些年DEC公司的PDP和VAX小型機。美國《時代》週刊每年都在它的封面上刊登一位震驚世界的風雲人物,1997年的這位風雲人物就是英特爾公司總裁格羅夫,它標誌著小小的計算機芯片正在把人類帶入一個充滿活力的信息時代。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

微電子技術的這一革命使微型計算機的發展速度加快、體積縮小、性能提高、成本降低。在此之前,小型計算機還是趾高氣揚的“白雪公主”,不僅要給它建造專門的“宮殿”,還要保持恆溫,熱了不好好工作,冷了則不給你幹活。那些計算機操作員更是神氣活現,一個個身穿白大褂,小心翼翼地進入那近似真空的、一塵不染的計算機房。

微型計算機的出現,給那些不可一世的大型和小型計算機一個當頭棒喝,這種計算機小巧玲瓏,便於攜帶,價格便宜,又不嬌氣,對環境溫度、溼度沒有苛刻的要求。因此,微型機很快更新換代並牢牢地佔領和控制著計算機市場。

小小的計算機芯片是怎麼把人類帶入信息時代的?

從1971年美國英特爾公司研製成功第一臺微型機開始,到1983年就更新了四代機型,字長從4位、8位、16位發展到32位;每個集成電路上晶體管的集成度從2200個、4800個、29000個發展到10萬個;運算速度從每秒幾萬次、幾十萬次、上百萬次發展到幾百萬次;體積從袖珍式、便攜式、筆記本式發展到只有巴掌大小的掌上機(0.95X16.5X7釐米);產量每年以50%以上的高速度持續增長,從1974年的45萬臺、1977年的300萬臺、1978年的450萬臺發展到1980年的1000萬臺。80年代後期,一臺386微處理機電路的集成度為250萬個晶體管;目前正在試生產的超高速集成電路的集成度多達800萬個晶體管;按照美國微技術2000年計劃,到2000年將達到6億個晶體管。

——本文摘自《戰爭離我們有多遠:

張召忠點評軍事革命》

第二部:C4ISR。第10章:計算機。P167

截稿至:1998年10月。 解放軍出版社,1999年7月第一次印刷


分享到:


相關文章: