晶體管計算機

晶體管計算機

晶體管計算機是指20世紀50年代末到60年代的計算機。主機採用晶體管等半導體器件,以磁鼓和磁碟為輔助存儲器,採用演演算法語言(高級語言)編程,並開始出現操作系統。由於採用晶體管代替電子管,所以很輕,且運算速度比較快,達到每秒幾十萬次。晶體管計算機的基本邏輯元器件由電子管改為晶體管(Transistor),內存儲器大量使用磁性材料製成的磁芯,外存儲器採用磁碟。與此同時,計算機軟體技術也有了較大發展,提出了操作系統的概念;編程語言除了彙編語言外,還開發了Ada、FORTRAN、COBOL等高級程序設計語言,使計算機的工作效率大大提高。

概況簡介


晶體管計算機
晶體管計算機
晶體管計算機指20世紀50年代末到60年代的計算機。主機採用晶體管等半導體器件,以磁鼓和磁碟為輔助存儲器,採用演演算法語言(高級語言)編程,並開始出現操作系統。由於採用晶體管代替電子管,所以很輕,且運算速度比較快,達到每秒幾十萬次。
(1)特徵:硬體方面,用晶體管做邏輯元件,磁芯材料做存儲器;軟體方面,用髙級程序設計,應用方面,向數據處理、過程式控制制方面拓展。
(2)大事記:出現了高級語言Fortran。
晶體管計算機的基本邏輯元器件由電子管改為晶體管(Transistor),內存儲器大量使用磁性材料製成的磁芯,外存儲器採用磁碟。與此同時,計算機軟體技術也有了較大發展,提出了操作系統的概念;編程語言除了彙編語言外,還開發了Ada、FORTRAN、COBOL等高級程序設計語言,使計算機的工作效率大大提高。IBM700系列是第2代計算機的典型代表。與第一代電子管計算機相比,晶體管計算機體積小,重量輕,速度快,邏輯運算功能強,可靠性大大提高。其應用從軍事及尖端技術擴展到數據處理和工業控制方面。
半導體材料的發明,尤其是硅半導體材料的應用,為晶體管計算機的發明奠定了基礎。1957年,美國製成全部使用晶體管的計算機,第二代計算機誕生了。晶體管比電子管功耗小、體積小、重量輕、工作電壓低、工作可靠性好。用晶體管取代電子管,使計算機體積大為縮小,計算機的運算速度提高到每秒幾十萬次,比第一代電子管計算機提高了近百倍。

發展狀況


1955年,美國在阿塔拉斯洲際導彈上裝備了以晶體管為主要元件的小型計算機。10年以後,在美國生產的同一種型號的導彈中,由於改用集成電路元件,重量只有原來的1/100,體積與功耗減少到原來的1/300。
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1958年,美國的IBM公司製成了第一台全部使用晶體管的計算機RCA501型。由於第二代計算機採用晶體管邏輯元件,及快速磁芯存儲器,計算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次,主存儲器的存貯量,從幾千提高到10萬以上。1959年,IBM公司又生產出全部晶體管理的電子計算機IBM7090。1958~1964年,晶體管電子計算機經歷了大範圍的發展過程。從印刷電路板到單元電路和隨機存儲器,從運算理論到程序設計語言,不斷的革新使晶體管電子計算機日臻完善。
1961年,世界上最大的晶體管電子計算機ATLAS安裝完畢。
1964年,中國製成了第一台全晶體管電子計算機441—B型。
(註:配圖為貝爾實驗室使用800隻晶體管組裝的世界上第一台晶體管計算機——TRADIC)
真空管時代的計算機儘管已經步入了現代計算機的範疇,但因其體積大、能耗高、故障多、價格貴,從而制約了它的普及和應用。直到晶體管被發明出來,電子計算機才找到了騰飛的起點。
1947年:Bell實驗室的WilliamB.Shockley、JohnBardeen和WalterH.Brattain發明了晶體
晶體管計算機
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管,開闢了電子時代新紀元。1949年:劍橋大學的Wilkes和他的小組製成了一台可以存儲程序的計算機,輸入輸出設備仍是紙帶。
1949年:EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer--電子離散變數自動計算機)--第一台使用磁帶的計算機。這是一個突破,可以多次在磁帶上存儲程序。這台機器是JohnvonNeumann提議建造的。
1950年:日本東京帝國大學的YoshiroNakamats發明了軟磁碟,其銷售權由IBM公司獲得。由此開創了存儲時代的新紀元。
1951年:GraceMurrayHopper完成了高級語言編譯器。
1951年:UNIVAC-1--第一台商用計算機系統誕生,設計者是J.PresperEckert和JohnMauchly。
被美國人口普查部門用於人口普查,標誌著計算機進入了商業應用時代。
1953年:磁芯存儲器被開發出來。
1954年:IBM的JohnBackus和他的研究小組開始開發FORTRAN(FORmulaTRANslation),1957年完成。這是一種適合科學研究使用的計算機高級語言。
1957年:IBM成功開發第一台點陣式印表機。
中國發展過程:
1964年8月,441-B晶體管計算機調試成功,開始試算題目了。這一天,沒有開大會,沒有照相,也沒有新聞報道,消息依然長上翅膀遠飛。許多單位聞訊,紛紛向國防科委要求馬上裝備441-B機。成都電訊工程學院於9月1日和14日兩次向國防科委四局、八局提出複製441-B機的要求。
1964年9月29日,國防科委[ 64]科四字第1126號文批複:同意西安軍事電訊學院、北京工業學院、上海交通大學、成都電訊工程學院、西北工業大學和三機部六院一所(601所)、六機部七院六所(706所)等七單位複製441-B晶體管計算機,主要器材由國防科委組織提供,向每個單位撥款60萬元人民幣。
10月,哈軍工決定成立計算機研究室,代號408。
28-31日,國防科委四局為了這次複製召開座談會,發出了會議紀要:1965年3月1日至4月17日,國防科委在哈軍工舉辦計算機培訓班,這次培訓不光是學習知識和技術,各參加單位要聯手做出自己使用的計算機。
除去參加複製441-B的五所高校、兩個研究所,還有哈爾濱工業大學、738廠、炮兵研究所、總參測繪局、核試驗基地、兵器試驗基地、總字4497部隊和國防科委四局共16個單位64人參加培訓。這次集結成為計算機領域中的一次盛大聚會,也是十年來計算機事業的一次大規模的成功跳躍。
國防科委對這次培訓提出嚴格要求,也是最基本的要求:首先,全部開放441-B計算機技術,由直接參加電路設計的人員講課,講到學員都明白;第二,僅有的一台計算機要供學員們操作;第三,圖紙完整、資料完整,使培訓單位能夠自行生產。
1965年4月,國防科委再次指示哈軍工複製三台441-B晶體管計算機,供三個試驗基地的緊急需要。408研究室立即行動。是年底,第一台計算機運往核試驗基地;1966年10月,第二台機器運往20基地;11月,第三台機器運往兵器試驗基地。三台機器都發揮了重要作用。 441-B計算機是第二代晶體管計算機的第一個型號,不過研發的第一台機器還不是印刷電路,只是布線板,可也是學院的“大寶貝”。幾所院校計算機專業的回憶錄都記述了培訓經歷,從此數字大道一路暢通。441-B學習班的技術資料也很精緻,電路插件圖是四開大的橫排本子,銅版紙印刷,每種插件都有原理圖和印刷電路的版圖,一個學習單位贈送一套。不過所有單位的圖紙隨著機器退役也收繳銷毀,至今沒有發現原件。
康鵬作為培訓主講人,從電路講起,到硬體、電路板,再到整個指令結構、邏輯結構;劉文璽講邏輯電路;譚信講電源;任連仲講存儲器;王振青講外部設備,將知識和創新精神一起複制出去。王振青是哈軍工1961年的計算機研究生,沒結業就參加了441-B工程,他的理論水平和操作能力都很高,一直參與計算機設計、生產和調試,還有計算機複製與郵電部的長途自動電話項目輔導等。
441-B機所需的主要器件當時十分缺乏,晶體三極體、二極體、記憶磁芯和阻容器件等由國防科委出面安排廠家定點生產、
統一供配。這次複製的參與單位分擔整機設計和製造加工分工,協作小組組長“成電”,副組長“交大”,各單位技術負責人參加機械結構工藝設計、印製電路設計和器材三個專業小組,分頭在上海交大、哈軍工和京工領導下工作。
北京工業學院承擔磁芯板設計、製造,提供整機配套磁芯板,成都電訊工程學院承擔磁芯測試儀和電灼式印表機,西安軍事電信工程學院生產晶體管測試儀,上海交通大學負責機箱設計、製造,成品噴漆和色彩各單位自便。
成電成立了441-B工程領導小組:張志浩副系主任任組長,周錫令為技術總負責人,程正賢主管行政事務,原均任政治協理員。工程組有上百人,其中運控組負責人:王學均、黃安南、郭宗桂;存儲組負責人:袁宏春、朱景義;軟體組負責人:龔天富、許家材;外設組負責人:章鑒汀、歐慎章;電源組負責人:周明天,還有焊接組、磁芯測試組、印製工藝加工組等。
在主樓三層提供了五個房間,共216平方米,主樓西一層還使用了幾個房間,作為車間和工作坊。
成電數學專業的龔天富、楊聲林、陳景春、許家材、黃天發五位教師,自1964年初至1965年9月,到哈軍工參加程序開發,為全面運用計算機打下基礎。從成都到東北要在北京換車,黃天發買不上卧鋪車票,上車一直站到山海關才有了座位。哈軍工的教員帶著軍大衣到車站迎接,在雪花漫天飛舞的北國,讓身穿毛衣的他們一下子就感到了全身的溫暖。
從1965年5月至1966年4月,完成了15種單元電路重新定型和測試,直流供電電源研製,磁芯測試儀設計、生產與調試,數以干計的晶體三極體、二極體的高溫老化及篩選,數十萬顆記憶磁芯的測試挑選和40塊磁芯板的穿線製作,上千個脈衝變壓器的繞制與測試,插件板焊接,四百多塊插件板的
功能模擬測試,部件分調、整機聯調與系統可靠性測試等大量工作。
大家互通有無、同舟共濟、共克難關。三機部六院一所缺少20線插頭座,成電支援200副,成電教師周錫令巡迴排除磁芯測試儀故障。缺少3AA型、3ZK型大功率晶體管,七院六所支援成電25隻、上海交大15隻、哈軍工15隻、西軍電15隻、西工大10隻,哈軍工調撥一批10毫米×6毫米×5毫米脈衝變壓器磁芯,使30台磁芯測試儀按時順利完成。
上海交大連續複製三台441-B計算機,供4497部隊和七院七所使用。1966年5月,441-B機由專機空運重慶,參加“全國儀器儀錶新產品展覽會”西南地區展,觀眾對計算機性能驚嘆不已。441-B晶體管計算機終於在成電運行起來,這是西南地區第一台全晶體管通用數字計算機。

晶體管


晶體管(transistor)是一種固體半導體器件,可以用於檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調製和許多其它功能。晶體管作為一種可變開關,基於輸入的電壓,控制流出的電流,因此晶體管可作為電流的開關,和一般機械開關(如Relay、switch)不同處在於晶體管是利用電訊號來控制,而且開關速度可以非常之快,在實驗室中的切換速度可達100GHz以上。

半導體三極體

半導體三極體,是內部含有兩個PN結,外部通常為三個引出電極的半導體器件。它對電信號有放大和開關等作用,應用十分廣泛。輸入級和輸出級都採用晶體管的邏輯電路,叫做晶體管-晶體管邏輯電路,書刊和實用中都簡稱為TTL電路,它屬於半導體集成電路的一種,其中用得最普遍的是TTL與非門。TTL與非門是將若干個晶體管和電阻元件組成的電路系統集中製造在一塊很小的矽片上,封裝成一個獨立的元件。半導體三極體是電路中應用最廣泛的器件之一,在電路中用“V”或“VT”(舊文字元號為“Q”、“GB”等)表示。

分類

晶體管計算機
晶體管計算機
半導體三極體主要分為兩大類:雙極性晶體管(BJT)和場效應晶體管(FET)。晶體管有三個極;雙極性晶體管的三個極,分別由N型跟P型組成發射極(Emitter)、基極(Base)和集電極(Collector);場效應晶體管的三個極,分別是源極(Source)、柵極(Gate)和漏極(Drain)。晶體管因為有三種極性,所以也有三種的使用方式,分別是發射極接地(又稱共射放大、CE組態)、基極接地、集電極接地。最常用的用途應該是屬於訊號放大這一方面,其次是阻抗匹配、訊號轉換……等,晶體管在電路中是個很重要的組件,許多精密的組件主要都是由晶體管製成的。
三極體的導通三極體處於放大狀態還是開關狀態要看給三極體基極加的直流偏置,隨這個電流變化,三極體工作狀態由截止-線性區-飽和狀態變化而變,如果三極體Ib(直流偏置點)一定時,三極體工作在線性區,此時Ic電流的變化只隨著Ib的交流信號變化,Ib繼續升高,三極體進入飽和狀態,此時三極體的Ic不再變化,三極體將工作在開關狀態。
三極體為開關管使用時工作在飽和狀態1,用放大狀態1表示不是很科學。
請對照三極體手冊的Ib;Ic曲線加以參考我的回答來理解三極體的工作狀態,三極體be結和ce結導通三極體才能正常工作。
如果三極體沒有加直流偏置時,放大電路時輸入的交流正弦信號正半周時,基極對發射極而言是正的,由於發射結加的是反向電壓,此時沒有基極電流和集電極電流,此時集電極電流變化與基極反相,在輸入電壓的負半周,發射極電位對於基極電位為正的,此時由於發射極加的是正向電壓,才有基極和集電極電流通過,此時集電極電流變化與基極同相,在三極體沒有加直流偏置時三極體be結和ce結導通,三極體放大電路將只有半個波輸出將產生嚴重的失真。

影響

晶體管被認為是現代歷史中最偉大的發明之一,在重要性方面可以與印刷術,汽車和電話等發明相提並論。晶體管實際上是所有現代電器的關鍵活動(active)元件。晶體管在當今社會的重要性,主要是因為晶體管可以使用高度自動化的過程,進行大規模生產的能力,因而可以不可思議地達到極低的單位成本。
雖然數以百萬計的單體晶體管還在使用,但是絕大多數的晶體管是和電阻、電容一起被裝配在微晶元(晶元)上以製造完整的電路。模擬的或數字的或者這兩者被集成在同一塊晶元上。設計和開發一個複雜晶元的成本是相當高的,但是當分攤到通常百萬個生產單位上,每個晶元的價格就是最小的。一個邏輯門包含20個晶體管,而2005年一個高級的微處理器使用的晶體管數量達2.89億個。
晶體管的低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機械任務的通用器件,例如數字計算。在控制電器和機械方面,晶體管電路也正在取代電機設備,因為它通常是更便宜、更有效的,僅僅使用標準集成電路並編寫計算機程序來完成同樣的機械任務,使用電子控制,而不是設計一個等效的機械控制。
因為晶體管的低成本和後來的電子計算機、數字化信息的浪潮來到了。由於計算機提供快速的查找、分類和處理數字信息的能力,在信息數字化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發布的,最終通過計算機轉化和呈現為模擬形式。受到數字化革命影響的領域包括電視、廣播和報紙。

英文簡述


Atransistorisasemiconductordevice,commonlyusedasanamplifieroranelectricallycontrolledswitch.Thetransistoristhefundamentalbuildingblockofthecircuitrythatgovernstheoperationofcomputers,cellularphones,andallothermodernelectronics.
Becauseofitsfastresponseandaccuracy,thetransistormaybeusedinawidevarietyofdigitalandanalogfunctions,includingamplification,switching,voltageregulation,signalmodulation,andoscillators.Transistorsmaybepackagedindividuallyoraspartofanintegratedcircuit,whichmayholdabillionormoretransistorsinaverysmallarea.

研製過程


1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克萊、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研製出一種點接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世,是20世紀的一項重大發明,是微電子革命的先聲。晶體管出現后,人們就能用一個小巧的、消耗功率低的電子器件,來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發明又為後來集成電路的降生吹響了號角。
20世紀最初的10年,通信系統已開始應用半導體材料。20世紀上半葉,在無線電愛好者中廣泛流行的礦石收音機,就採用礦石這種半導體材料進行檢波。半導體的電學特性也在電話系統中得到了應用。
晶體管的發明,最早可以追溯到1929年,當時工程師利蓮費爾德就已經取得一種晶體管的專利。但是,限於當時的技術水平,製造這種器件的材料達不到足夠的純度,而使這種晶體管無法製造出來。
由於電子管處理高頻信號的效果不理想,人們就設法改進礦石收音機中所用的礦石觸鬚式檢波器。在這種檢波器里,有一根與礦石(半導體)表面相接觸的金屬絲(像頭髮一樣細且能形成檢波接點),它既能讓信號電流沿一個方向流動,又能阻止信號電流朝相反方向流動。在第二次世界大戰爆發前夕,貝爾實驗室在尋找比早期使用的方鉛礦晶體性能更好地檢波材料時,發現摻有某種極微量雜質的鍺晶體的性能不僅優於礦石晶體,而且在某些方面比電子管整流器還要好。在第二次世界大戰期間,不少實驗室在有關硅和鍺材料的製造和理論研究方面,也取得了不少成績。這就為晶體管的發明奠定了基礎。為了克服電子管的局限性,第二次世界大戰結束后,貝爾實驗室加緊了對固體電子器件的基礎研究。肖克萊等人決定集中研究硅、鍺等半導體材料,探討用半導體材料製作放大器件的可能性。
1945年秋天,貝爾實驗室成立了以肖克萊為首的半導體研究小組,成員有布拉頓、巴丁等人。布拉頓早在1929年就開始在這個實驗室工作,長期從事半導體的研究,積累了豐富的經驗。他們經過一系列的實驗和觀察,逐步認識到半導體中電流放大效應產生的原因。布拉頓發現,在鍺片的底面接上電極,在另一面插上細針並通上電流,然後讓另一根細針盡量靠近它,並通上微弱的電流,這樣就會使原來的電流產生很大的變化。微弱電流少量的變化,會對另外的電流產生很大的影響,這就是“放大”作用。
布拉頓等人,還想出有效的辦法,來實現這种放大效應。他們在發射極和基極之間輸入一個弱信號,在集電極和基極之間的輸出端,就放大為一個強信號了。在現代電子產品中,上述晶體三極體的放大效應得到廣泛的應用。
巴丁和布拉頓最初製成的固體器件的放大倍數為50左右。不久之後,他們利用兩個靠得很近(相距0.05毫米)的觸鬚接點,來代替金箔接點,製造了“點接觸型晶體管”。1947年12月,這個世界上最早的實用半導體器件終於問世了,在首次試驗時,它能把音頻信號放大100倍,它的外形比火柴棍短,但要粗一些。
在為這種器件命名時,布拉頓想到它的電阻變換特性,即它是靠一種從“低電阻輸入”到“高電阻輸出”的轉移電流來工作的,於是取名為trans-resister(轉換電阻),後來縮寫為transister,中文譯名就是晶體管。
由於點接觸型晶體管製造工藝複雜,致使許多產品出現故障,它還存在雜訊大、在功率大時難於控制、適用範圍窄等缺點。為了克服這些缺點,肖克萊提出了用一種“整流結”來代替金屬半導體接點的大膽設想。半導體研究小組又提出了這種半導體器件的工作原理。
1950年,第一隻“面結型晶體管”問世了,它的性能與肖克萊原來設想的完全一致。今天的晶體管,大部分仍是這種面結型晶體管。
1956年,肖克萊、巴丁、布拉頓三人,因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎
康鵬和中國首台晶體管計算機
1966年春天,康鵬還只是哈爾·濱軍事工程學院的中尉銜助教。當他在408計算機研究室的一個角落裡,為中國首台晶體管計算機“441-B”的繼續研發而冥思苦想時,聶榮臻同志簽發給他的“發明證書”已送到學院:當幾級首長正準備隆重表彰他時。那場持續十年的浩劫開始了。這不僅阻止了“儀式”,也使證書至今無影無蹤。
2006年9月5日,“紀念中國計算機教育50周年”座談會在清華大學舉行,中國計算機界先驅10多人出席。清華、北大兩校專家特別稱讚20世紀60年代的哈軍工“做出了441-B計算機的一流工作,比我們做得都好”。這些第一流工作自然離不開康鵬。
哈軍工的“441-B”是中國第一台晶體管計算機。也是中國首次自主創新且實現工業化批量生產的計算機,它應用在“兩彈一星”、殲六、海軍、空軍、二炮,以及中國電信、大慶油田,以生產100餘台的數量創造了當時的全國第一。而康鵬發明的“隔離阻塞一推拉觸發器電路”是它的核心部分,后被稱為“康鵬電路”。
1958年,中國科學院向計算所下達了研製109億晶體管計算機的任務。華北計算所於1962年也開始研製108架晶體管計算機。用了兩年時間安裝好109機,一通電,幾分鐘就出一次故障,稱為“跳動”、“抓鬼”(故障現象不重複)。這時,國外計算機界權威斷言:中國5年之內做不出晶體管通用計算機。
康鵬邀請正在負責研製119型大型通用電子管計算機的中科院計算所吳幾康先生和後來成為院士的高慶獅、沈緒榜二人前來參觀。吳先生很欣賞康鵬。他對慈雲桂說:“康鵬思路很敏捷,有很豐富的想像力。”他還要求康鵬做出40位的運算器,很快也成功了。

主要特點


人們把1959-1964年出現的晶體管計算機稱為第二代計算機。通常具有以下特點:
(1)用晶體管代替了電子管。晶體管有一系列優點:體積小、重量輕、發熱少、耗電省、速度快、壽命長、價格低、功能強。用它做計算機的開關元件,使計算機的結構與性能都發生了新的飛躍。
(2)普遍採用磁心存儲器做內存,並採用磁碟與磁帶做內存。這就使存儲容量增大,可靠性提高,為系統軟體的發展創造了條件。
(3)計算機體系結構中許多意義深遠的特性相繼出現,例如變址寄存器、浮點數據表示,中斷、I/O處理等。
(4)彙編語言取代了機器語言,而且開始出現FORTRAN、CDBOL等高級語言。
(5)計算機的應用範圍進一步擴大,開始進入過程式控制制等領域。
與電子管計算機相比,晶體管計算機包含了操作系統,它能夠為輸入輸出、內存管理、存儲和其他的資源管理活動提供標準化的程序。開發應用程序不再需要寫資源管理程序了,這些操作系統允許程序員可以調用操作系統程序的應用軟體。但是,IBM公司和其他計算機生產商早期開發的專用操作系統只能在特定的計算機上運行,它們各自有自己唯一的命令集來調用它們的程序。這意味著程序員每學一種操作系統就要重新學習一種編程,這也在一定程度上限制了它們的發展。

誕生


1947年12月,美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組,研製出一種點接觸型的鍺晶體管。由於其響應速度快,準確性高,可用於各種各樣的數字和模擬功能器件,包括放大、開關、穩壓、信號調製和振蕩等器件。晶體管的問世,是20世紀的一項重大發明,是微電子革命的先聲。1948年6月30日,貝爾實驗室主任鮑恩鄭重宣布:“我們將該項發明稱之為晶體管,它是一種電阻或半導體器件,能將通過它的電信號進行放大。”1956年,肖克利、巴丁、布拉頓因發明晶體管同時榮獲諾貝爾物理學獎。

計算機發展階段


(1)第一代:電子管計算機(1946-1957年)
電子管計算機的基本邏輯單元器件是電子管(ElectronicTube),內存儲器採用水銀延遲線或磁鼓,外存儲器採用磁帶等。其缺點是:速度慢,可靠性低,體積龐大,能耗高,價格昂貴。編程語言主要採用機器語言,後來發展了彙編語言編程,但調試工作十分繁瑣,其用途僅局限于軍事科學研究的科學計算。
(2)第二代:晶體管計算機(1958-1964年)
晶體管計算機的基本邏輯元器件改為晶體管(Transistor),內存儲器大量使用了磁性材料,外存儲器採用磁碟和磁帶。運算速度從每秒幾萬次提高到幾十萬次乃至幾百萬次。同時,計算機軟體技術也有了較大突破,提出了操作系統的概念,還開發了FORTRAN、COBOL等高級程序設計語言,這使計算機的工作效率大大提高。晶體管計算機體積小,重量輕,速度快,邏輯運算功能強,可靠性大為提高,應用領域擴展到了數據處理、工業控制等領域。
(3)第三代:中、小規模集成電路計算機(1964-1971年)
1958年JackKilby發明了集成電路(IntegratedCircuit,IC),它是一種把晶體管、三極體、電阻、電容、電感及布線都加工到一片小小的矽片上的電子器件,不久科學家們又把更多的電子元件集成到了單一的半導體晶元上。於是,計算機變得更小,功耗更低,速度更快。同時,操作系統的使用使得計算機在中心程序的控制協調下可以同時運行許多不同的程序。IBM360是最為著名的集成電路計算機。
(4)第四代:大規模及超大規模集成電路計算機(1971年至今)
進入20世紀70年代以來,計算機邏輯器件採用大規模集成電路(LargeScaleIntegration,LSI)和超大規模集成電路(VeryLargeScaleIntegration,VLSI)技術,在硅半導體上集成了大量的電子元器件,集成度很高的半導體存儲器也取代了磁芯存儲器。同時,操作系統不斷完善,各種應用軟體也成為了現代工業的一部分。