电子技术发展和第一台电子计算机诞生

2023-11-27 理论教育版权反馈

【摘要】：19世纪末，对电磁波发射和接收技术的深入研究，导致了无线电电子技术的兴起。随着无线电技术的迅速发展，电子工业开始形成。1921年，美国无线电有限公司成立，标志着美国电子工业的形成。1923年光电摄像管的研制成功，是电子技术史上的又一个关键发明。1933年，兹沃里金发明了电子摄像装置，研制出更为先进的摄像管，进一步促进了现代电视技术的发展。二战期间，电子技术方面的另一重要成果是雷达的发明和应用。

　　电子技术是在19世纪末电磁理论研究取得丰硕成果的基础上发展起来的。19世纪末，对电磁波发射和接收技术的深入研究，导致了无线电电子技术的兴起。进入20世纪后，发展更为迅速。
　　1906年，美国的德福雷斯特（1873-1961）发明了三极电子管，这是电子学发展史上的一个重要里程碑。从此，无线电通信可以达到更远的距离。随着无线电技术的迅速发展，电子工业开始形成。1920年，美国在匹茨堡建立起世界上第一个广播电台，到30年代，已在全世界普遍建立。1921年，美国无线电有限公司成立，标志着美国电子工业的形成。由于欧美电台实现了联网，从而形成了世界性的广播体系。继电磁波传送声音成功之后，科学家们进而根据光电效应原理研究活动图像的传送。1923年光电摄像管的研制成功，是电子技术史上的又一个关键发明。1928年，俄国出生的美国发明家兹沃里金（1889-）研制成功电视显像管。30年代，出现了两种电视装置，一种是机械扫描装置，另一种是全电子电视。英国发明家贝尔德（1888-1946）成功地进行了传送活动图像的实验。1929年，英国广播公司开始试播电视；1936年11月2日，BBC电台每天播出两小时的电视节目，但由于机械扫描的速度有限，得不到清晰的图像，科学家们遂又加紧进行电子扫描的研究。1933年，兹沃里金发明了电子摄像装置，研制出更为先进的摄像管，进一步促进了现代电视技术的发展。30年代末，英美还同时进行彩色电视的研究。美国于1941年开始正式进行电视广播。第二次世界大战期间，电子设备厂转为生产军需品，直至1946年才恢复固定的电视节目，此后电视进入实用和普及阶段。
　　二战期间，电子技术方面的另一重要成果是雷达的发明和应用。科学家早已知道固体能反射无线电波，而无线电波有跟踪和测距能力。20年代，英美科学家据此研制“无线电探测和定位”，英文是“Radio detecting and ranging，缩写为radar，即雷达。30年代，二战日益逼近，美、英、德等国为了军事目的加紧研究雷达。1936年4月，第一台脉冲式雷达研制成功，1938年防空袭雷达已投入实际应用。1939年英国成功地研制出微波信号的磁控管；二战初期，英国将这种雷达应用于投弹指挥，战争中，美英合作，使改进后的雷达的瞄准更为精确。
　　在雷达研制过程中出现的新电子元件和电子线路为电子计算机的诞生创造了条件。二战末期，电子技术发展中的最大成就就是第一台电子计算机的诞生。1906年电子三极管发明后，科学家们就尝试着制造电子计算机，至30年代末，已具备了制造电子计算机的技术条件。二战开始后，军事上遇到大量的计算和数据处理问题，呼唤着电子计算机的诞生。然而，制造电子计算机需要大量的资金和人力。1942年8月，美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系的莫克利（1907-1980）提出一份题为《高速电子管计算装置的使用》的报告，这实际上就是第一台电子计算机的初始方案。1943年4月，美国陆军导弹研究所决定投资40万美元支持莫克利的研制计划。莫克利于1945年底研制成功，定名为“电子数值积分和计算机（Electronic Numerical Integreter and Computer），简称ENIAC。该机使用了18 000个电子元件，重30多吨，占地170平方米，耗电高达150千瓦，每秒可作5 000次加法，或500次乘法，比继电器计算机的运算速度快1 000倍。其缺点，一是存储容量太小，至多只能存20个字长的10位的十进位数；二是其程序为“外插型”的，每改变一次程序需花费大量时间，故美籍匈牙利人数学家冯·诺伊曼（1903-1957）加紧研制效能更高的“程序内存”计算机。他于1945年年中提出一个电子计算机制作方案，定名为“离散变量自动电子计算机”（Electronic Discret Variable ActomaticComputer），简称EDVAC。该机于1949年5月在英国剑桥大学数学实验室制成，又称冯·诺伊曼机。到1950年，全世界已制成15台这样的电子计算机。由于这种计算机不需外部指令即可按顺序计算，更接近人脑的工作方式，因此它的诞生标志着电脑时代的开始。
　　上述所有电子产品都是使用电子管，其体积、重量、功耗都太大，远不能满足军事上轻便、高效的要求。成立于1924年的美国贝尔实验室的研究人员肖克利（ 1910-）、巴丁（1908-）和布拉顿（1902-）遂合作研究晶体管的理论和制作。1947年底，他们用锗半导体晶体制成了具有电流、电压、放大功能的点接触型晶体三极管。这是电子科学技术发展史上又一个划时代的重大发明。从此拉开了电子技术革命的帷幕。电子计算机的诞生是第三次技术革命的重要内容和主要标志之一，它的发明、更新和普及对社会生活产生了极为深远的影响。

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