从第一代到第六代计算机

计算机从20世纪40年代诞生至今，已有50多年了。随着数字科技的革新，计算机差不多每10年就更新换代一次。

第一代：电子管计算机

1946年，世界上第一台电子数字积分式计算机――埃尼克（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。ENIAC犹如一个庞然大物，它重达30吨，占地170m2，内装18000个电子管，但其运算速度比当时最好的机电式计算机快1000倍。

1949年，第一台存储程序计算机――EDSAC在剑桥大学投入运行，ENIAC和EDSAC均属于第一代电子管计算机。

电子管计算机采用磁鼓作存储器。磁鼓是一种磁记录设备，它是一种高速运转的鼓形圆筒，表面涂有磁性材料，根据每一点的磁化方向来确定该点的信息。第一代计算机由于采用电子管，因而体积大、耗电多、运算速度较低、故障率较高而且价格极贵。本阶段，计算机软件尚处于初始发展期，符号语言已经出现并被使用，主要用于科学计算方面。

第二代：晶体管计算机

1947年，肖克利、巴丁、布拉顿三人的晶体管，比电子管功耗小、体积小、重量轻、工作电压低、工作可靠性好。1954年，美国贝尔实验室制成第一台晶体管计算机――TRADIC，使计算机体积大大缩小。

1957年，美国制成全部使用晶体管的计算机，第二代计算机诞生了。第二代计算机的运算速度比第一代计算机提高了近百倍。

第二代计算机的主要逻辑部件采用晶体管，内存储器主要采用磁芯，外存储器主要采用磁盘，输入和输出方面有了很大的改进，价格大幅下降。在程序设计发明，研制出了一些通用的算法和语言，其中影响最大的是FORTRAN语言。ALGOL和COBOL语言随后也相继出现，操作系统的雏形开始形成。

第三代：集成电路计算机

60年代初期，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，引发了电路设计革命。随后，集成电路的集成度以每3～4年提高一个数量级的速度增长。

1962年1月，IBM公司采用双极型集成电路，生产了IBM360系列计算机。DEC公司（现并入Compaq公司）交付了数千台PDP小型计算机。

第三代计算机用集成电路作为逻辑元件，使用范围更广，尤其是一些小型计算机在程序设计技术方面形成了三个独立的系统：操作系统、编译系统和应用程序，总称为软件。值得一提的是，操作系统中“多道程序”和“分时系统”等概念的提出，结合计算机终端设备的广泛使用，使得用户可以在自己的办公室或家中使用远程计算机。

第四代：大规模集成电路计算机

1971年发布的Intel 4004，是微处理器（CPU）的开端，也是大规模集成电路发展的一大成果。4004用大规模集成电路把运算器和控制器做在一块芯片上，虽然字长只有4位，且功能很弱，但它是第四代计算机在微型机方面的先锋。

1972～1973年，8位微处理器相继问世，最先出现的是Intel 8008。尽管它的性能还不完善，但展示了无限的生命力，驱使众多厂家投入竞争，使微处理器得到了蓬勃的发展。后来出现了Intel 8080、MOTOROLA 6800和Zilog公司的Z－80。

1978年以后， 16位微处理器相继出现，微型计算机达到一个新的高峰，典型的代表有Intel 8086、Zilog公司的Z－8000和MOTOROLA公司的MC68000。

Intel公司不断推进着微处理器的革新。紧随8086之后，又研制成功了80286、80386、80486、奔腾（Pentium）、奔腾二代（PentiumⅡ）和奔腾三代（PentiumⅢ）。个人电脑（PC）不断更新换代，日益深入人心。

第四代计算机以大规模集成电路作为逻辑元件和存储器，使计算机向着微型化和巨型化方向发展。

从第一代到第四代，计算机的体系结构都是相同的，都是由控制器、存储器、运算器、输入输出设备组成，称冯·诺依曼体系结构。

第五代：智能计算机

1981年，在日本东京召开了第五代计算机研讨会，随后制订出研制第五代计算机的长期计划。第五代计算机的系统设计中考虑了编制知识库管理软件和推理机，机器本身能根据存储的知识进行判断和推理。同时，多媒体技术得到广泛应用，使人们能用语音、图像、视频等更自然的方式与计算机进行信息交互。

智能计算机的主要特征是具备人工智能，能像人一样思维，并且运算速度极快，其硬件系统支持高度并行和推理，其软件系统能够处理知识信息。神经网络计算机（也称神经元计算机）是智能计算机的重要代表。

第六代：生物计算机

半导体硅晶片的电路密集，散热问题难以彻底解决，影响了计算机性能的进一步发挥与突破。研究人员发现，脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构能容纳巨量信息，其存储量相当于半导体芯片的数百万倍。一个蛋白质分子就是存储体，而且阻抗低、能耗小、发热量极低。

基于此，利用蛋白质分子制造出基因芯片，研制生物计算机（也称分子计算机、基因计算机），已成为当今计算机技术的最前沿。生物计算机比硅晶片计算机在速度、性能上有质的飞跃，被视为极具发展潜力的“第六代计算机”。

被称为第六代计算机的生物计算机，其主要原材料是借助生物工程技术（特别是蛋白质工程）生产的蛋白质分子，以它作为生物集成电路――生物芯片。在生物芯片中，信息以波的形式传递。当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链子单键、双键结构顺序的改变。

因此，当一列波传播到分子链的某一部位时，它们就像硅集成电路中的载流子（电流的载体叫做载流子）那样传递信息。由于蛋白质分子比硅芯片上的电子元件要小得多，彼此相距很近很近，因此，生物元件可小到几十亿分之一米，元件的密集度可达每平方厘米10~100万亿个，甚至1000万亿个门电路。

与普通计算机不同的是，由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以，生物计算机芯片既有自我修复的功能，又可直接与生物活体结合。同时，生物芯片具有发热少、功能低、电路间无信号干扰等优点。

电子计算机进入第六代—神经电脑

第六代电子计算机是模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。与以逻辑处理为主的第五代计算机不同，它本身可以判断对象的性质与状态，并能采取相应的行动，而且它可同时并行处理实时变化的大量数据，并引出结论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑活动具有能处理零碎、含糊不清信息的灵活性，第六代电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。

人脑有140亿神经元都与数千个神经元交叉相联，它的作用都相当于一台微型电脑。人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能。用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成了神经电脑。神经电脑除有许多处理器外，还有类似神经的节点，每个节点与许多点相连。若把每一步运算分配给每台微处理器，它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提高。

神经电子计算机的信息不是存在存储器中，而是存储在神经元之间的联络网中。若有节点断裂，电脑仍有重建资料的能力，它还具有联想记忆、视觉和声音识别能力。日本科学家已开发出神经电子计算机用的大规模集成电路芯片，在1.5平方厘米的硅片上可设置400个神经元和40000个神经键，这种芯片能实现每秒2亿次的运算速度。1990年，日本理光公司宣布研制出一种具有学习功能的大规模集成电路“神经LST”。这是依照人脑的神经细胞研制成功的一种芯片，它处理信息的速度为每秒90亿次。富士通研究所开发的神经电子计算机，每秒更新数据速度近千亿次。日本电气公司推出一种神经网络声音识别系统，能够识别出任何人的声音，正确率达99.8%。美国研究出由左脑和右脑两个神经块连接而成的神经电子计算机。右脑为经验功能部分，有1万多个神经元，适于图像识别；左脑为识别功能部分，含有100万个神经元，用于存储单词和语法规则。现在，纽约、迈阿密和伦敦的飞机场已经用神经电脑来检查爆炸物，每小时可查600-700件行李，检出率为95%，误差率为2%。神经电子计算机将会广泛应用于各领域。它能识别文字、符号、图形、语言以及声纳和雷达收到的信号，判读支票，对市场进行估计，分析新产品，进行医学诊断，控制智能机器人，实现汽车和飞行器的自动驾驶，发现、识别军事目标，进行智能指挥等。

第六代计算机的实现

第六代电脑核心是十进制，它和二进制区分十分明显就是能识别自然语言的0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，的十进制；计算方式可兼容二进制的方式，中国的珠算等多种算法。二进制电脑用的是狭义控制论；二十进制则用的是“广义控制原理”；

芯片陈列与二进制刚好正负极端，不超过一万个晶体管的计算范围就超过二进制几百万个的晶体管，无需寄存器，它使用“分差乘法”的技术可实现小数无数位限制，也就没有浮点计算的概念了。

总之第六代电脑与现在的二进制己是质的差别。真心期待第六代电脑出现在我的桌上。