军用电子计算机(卷名：军事)
military electronic computer
应用于军事领域，按程序实现数学运算或信息处理的电子设备。电子计算机能进行函数计算、数据处理、文件和事务管理、某些定理证明和语言翻译、信号和图像处理、模式识别，以及对其他可计算的问题求解。使用电子计算机的过程是：先抽象出待处理问题的数学模型，制定算法，编制运算或处理程序；输入原始数据和指令，由计算机按程序自动运算，最后以规定的或其他机器能接受的形式（信号、数据、文字、曲线、图表、图像和语音等）送出结果，或根据运算结果控制其他机器自动完成某些操作。
分类 电子计算机基本上可分为数字机和模拟机两类。
数字电子计算机 简称数值机。按其主要元件可分为：真空管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路电子计算机，也有分别称它们为第一代、第二代、第三代和第四代电子计算机。按其性能和设备规模，可分为巨型、大型、中型、小型和微型电子计算机。数字机处理信息的过程与人们用手工进行信息处理过程有某些类似（图1、2）。它先通过输入设备接收输入信息，记入存储器中；再按预先编好、存于存储器中的程序，在中央处理器中对信息进行处理；最后通过输出设备输出处理结果。存储器分为主存储器和辅助存储器。输入输出设备与辅助存储器合称为“外围设备”，主存储器与中央处理器合称“处理机”，它们都是计算机的硬件。仅有硬件，计算机还不能工作，必须有一套“程序”，赖以确定信息处理的规则、方法和次序。为了方便使用并充分利用计算机的资源，还设计了许多公用程序和编写有关的说明文件，称为“软件”。同样的硬件配以不同的软件，可解决不同类型的问题，这是数字机的突出优点。软件和硬件一起构成计算机系统。在数字机内被传送、存储和运算的信息，是用电信号的“有”与“无”，电路的“通”与“断”等形式表示的数字。计算机的环境变化，元件电参数的少许变动，一般不会改变电信号的“有”、“无”或电路的“通”、“断”，不会影响计算精度。因此，数字机的元件便于大量生产，这是它的又一优点。
模拟电子计算机 简称模拟机。在该机中，各运算部件的输入量与输出量都是连续变化的物理量，如电压、电流等。它们经过与数学模型相对应的电子线路变换后，能揭示出待研究问题中输入、输出和其他变量之间的动态依赖关系。模拟机的主要优点是解题速度快，易于与实物相联接进行试验。缺点是当运算部件精度不高，元件参数不准确，或因环境因素变化而引起元件参数变化时，计算精度会随之变化。另外，模拟机的通用性小。还有一种数字模拟混合计算机，它把模拟计算技术与数字计算技术结合在一个统一的系统中，使模拟计算的高速度和数字计算的高精度相结合。在配置各种软件后，它又具有相当的灵活性。混合机主要用于实时、高精度的仿真试验。
简史 第一代的电子计算机出现于20世纪40年代。1946年，第一台数字电子计算机问世，名为“电子数字积分及计算器”（ENIAC，Electronic Numerical Inte-grator and Calculator 的缩写）。它用 1.8万个真空管作主要元件构成，其加法速度为每秒5000次，比当时流行的机电式数字机快近千倍，主要用作弹道计算。但是 它还不是存储程序式的。 同年， 美籍匈牙利裔数学家J.von诺伊曼等在 《一台电子计算机的逻辑设计初探》一文中，提出了存储程序式现代数字计算机的基本原理，对计算机的发展有深远的影响。50年代中期，出现第二代电子计算机，用晶体管取代真空管作主要元件，其耗电量仅为真空管的几十分之一，而功能和可靠性却大为提高。同时，在软件方面， 高级程序语言如"FORTRAN"、"COBLO"等开始使用。60年代中期，出现第三代电子计算机，体积进一步缩小，耗电量继续下降，功能和可靠性进一步提高。此时，计算机的应用已较广泛，出现了廉价的小型计算机和系列化通用计算机。同一系列的各档计算机，尽管运算速度、存储容量等指标各不相同，但都可能使用同一套软件，这给用户带来极大方便。另一方面，软件技术，特别是在操作系统方面，已有很大进步。70年代，微型计算机问世，这是计算机领域的重大事件。它与早期的真空管计算机相比，价格只有后者的数百至数万分之一，而功能和可靠性却大为提高。从此，电子计算机得到广泛应用，深入到社会生活的各个领域。计算机的其他重要进展还有：巨型机研制成功；用以制造第四代计算机的大规模集成电路的开发和制造技术日趋完善；计算机网络技术和数据库技术的广泛应用。80年代以来，又在研究新一代计算机，其运算速度和智能程度将大为提高，更便于掌握使用。
中国在50年代开始创建电子计算机事业，80年代初期已能制造从巨型到微型的各类计算机，在社会主义现代化建设中日益发挥着重要作用。
军事应用 电子计算机问世后，即首先应用于军事部门，现已成为现代指挥和侦察、军事训练、武器系统的自动控制、军队后勤管理自动化和各种技术保障的重要技术装备。
指挥和侦察 现代战争要求在大范围内连续、迅速、准确地侦察敌情，对不断变化着的情况作出符合实际的判断和快速反应，实现正确的指挥。电子计算机具有极高的运算速度和巨大的信息存储能力，足以接受和容纳全部侦察手段得到的情报和数据，并及时加以处理。采用计算机网络、数据库技术和适当的软件，在计算机中就能建立随战局变化的动态映像，以表格、数字、图形或文字等形式展现在指挥人员面前，便于他们迅速掌握全面情况，作出适当的估计和决策。指挥系统使用的计算机，多采用容错技术。如常用多部件或多台计算机互为备份，其中的自动诊断软件能及时查出故障，自动换掉有故障的部分，使整个计算机系统保持不间断地正常工作。采用自动检错和纠错措施，能发现并纠正信息在传送和处理过程中出现的错误。特殊的软件和相应的硬件，还能保证通信、存储和运算结果输出过程中的保密与安全。现代侦察，如雷达探测、无线电侦听、照相侦察和声纳探测所获得的情报，最终均以电信号的形式传出，为了从大量的噪声中提取这些情报信息，还发展了一类效率极高的专用信号处理机，例如，美国的“巨量并行处理器系统”，其核心部分有128×128个处理器，加法速度每秒达数十亿次，用来对卫星获得的图像作实时处理。例如通过高速信号处理机能从夹杂着海浪等噪声的声纳信号中辨认出潜艇的类型。
军事训练 用计算机辅助训练，是世界很多国家军事训练的重要手段之一。以计算机为核心的训练模拟器，已成为训练飞行员和舰艇驾驶员等不可缺少的设备。它能模拟与实际空战、海战情况相似的复杂条件，使受训人员掌握在特殊条件下进行指挥和操作的技能，操练对复杂空情、海情作出灵活反应的能力。例如，在计算机的帮助下，飞行员能看到他的动作所引起的飞机飞行恣态的变化，驾驶舱内仪表的变化，以至相对于地平线和天体位置的视觉变化，逐步熟悉操作动作与其感官之间的紧密联系，形成职业性的条件反射，以提高飞行熟练程度。用电子计算机辅助训练所能提供训练的时间和机会几乎不受限制，能保证训练安全，节省大量的物资、费用和时间。借助计算机和适当的软件，还能形成实际中罕见的复杂空情、海情，完成实际飞行训练和航行训练难以进行的科目。现代技术兵种在作战过程中，主要依靠仪表进行操作，这给诸军种、兵种采用计算机辅助训练提供了便利条件。任何战斗活动都可以事先编制成程序，启动计算机后就可模拟形成预计的战斗活动的全过程。如果在战斗进程中需要指挥人员或操作人员实施灵活决策，计算机程序可留有选择余地，用人-机间对话方式将决策输入计算机，即可按照人们的决择执行有关程序，产生相应结果。这样，全部训练科目可以记录在计算机的磁带等辅助存储器上。进行训练时，只需启动计算机并调用相应的训练程序即可。现在，计算机已应用于各军种、兵种的战术模拟训练，并已扩展到集团军、方面军的战役模拟训练中。
在大兵团作战和诸军、兵种协同作战的指挥训练中，可借助计算机产生作战双方参战兵力、战线分布、实力消耗和补充等的数据、图表和图像显示，以代替过去的沙盘和地图作业。这种训练方法，可增强指挥、参谋人员对现代战争的感性认识，提高指挥员和参谋部的指挥决策能力。对参战兵种的战术活动进行模拟演练，历来是战术训练的重要科目。用计算机作战术模拟时，把交战双方的兵力、 部署、武器弹药、 地形和气象条件等，先输入到计算机中存储起来，或通过各种模拟输入设备随时输入到计算机中。随着战局的演变，计算机内存储的数据也不断更新，战局的映像也相应发生变化，随时在显示屏幕或自动作图板上展示出来。战争是充满偶然性事件的博弈行为。偶然事件的发生，可用计算机产生随机数的方法来模拟；交战双方的战术行为能部分地用博弈论和概率论等数学方法来描述；技术兵种的战术动作，飞机的机动和潜艇的下潜，以至双方实力的消长，也能用微分方程式或代数方程式来描述；战术指挥决策的成功与否，常可用数学中的极值问题的真解作为标准去评价。所有能用数学方法来研究和作效果评价的战术行动，均能在电子计算机上进行模拟。从起始态势的假定和战术指挥员的决策，到战斗的进程和结果，均能在一定程度上在计算机上循序演示出来。
武器系统的自动控制 导弹武器自从应用数字计算机后，其命中精度提高了数十倍至数百倍。由于数字机运算精度很高，制导系统原理选择已不受较多限制，方法误差可接近于零，而且制导系统的随机误差也借助计算机的高速平滑或滤波运算而减到最小。现代的各类导弹、制导航弹和鱼雷等都是精确制导武器系统。有的武器系统如巡航导弹，还采用了地形匹配、地图匹配等新的制导原理。这些都是应用数字电子计算机而实现的。电子计算机应用于武器系统，对活动目标的跟踪和指示，射击诸元的准备和输入，精确弹道的解算，射击前的功能测试和检查，以及执行发射命令等，都已由它代替人工操作。高速度的计算机与自动化的数据通信系统相结合，使武器系统的作战过程实现了自动化，大大提高了武器系统的快速反应能力。借助数字计算机，也使武器系统的可靠性有了明显提高。计算机辅助自动化测试和诊断，可在短时间内完成全武器系统繁多的参数测试工作，使操作手有可能及时发现失谐的参数并迅速调好，还可迅速诊断出故障部位，以便随时更换故障部件。计算机对代码的自动检错和纠错功能，使武器系统要害数据和操作命令的传送，能自动纠正的错误得到纠正，不能自动纠正的错误将被检出而要求重发。武器系统的安全性和保密性，也随着数字机的应用而得到加强。重要资料和关键数据的存储、调用和修改，受到软件和硬件的多重自动保护。计算机内的自动工作日志，将记录下每一次操作的时间，操作者的代号以及使用情况，便于事后检查。有关武器系统的作战文件、命令和报告都经计算机加密后以代码形式传递，使失密、泄密或被敌方侦破的概率大为减少。
武器系统的电子计算机，为适应其所处环境条件，须在设计时采取防护措施。如弹载计算机，要求在高温、低温、剧烈振动、猛烈冲击等条件下能正常工作。在核战争条件下工作的电子计算机，应采取抗核辐射的加固措施（见抗核加固）。武器系统的电子计算机，还应视其使命的重要程度采用容错技术。
军队后勤管理自动化 军队后勤是广泛采用数字机的部门之一。第二次世界大战以来，军队的装备和物资，在品种和数量上都有了巨大的增长，要求把所需的装备和物资及时、准确地按品种、数量分送到指定地点，实非易事。后勤部门无论在平时还是战时，还要力求经济地和高效率地设计、开发、采购、贮存、维护、运送物资和军事装备，以及在必要时进行疏散，为部队的军事行动和卫生医疗等提供可靠的保障。计算机网络技术与数据库技术，是军队后勤管理自动化，达到经济、准确和高效率的强有力的技术手段。例如，拥有大容量辅助存储器的计算机，依靠数据库技术，能井然有序地记录所有军用仓库中所存放的装备和物资，包括其数量、性能、状态、生产日期、牌号、价格、运输方式等；记录仓库管理人员和物质条件的一切有关信息；记录各部队实力、驻地、离最近的转运站的距离等各种为后勤调度工作所必须的情况细节。数据库中记录的上述信息，能根据实际情况的变化而随时更新。利用数据库，可以迅速查明某仓库中某种物资的情况；可以用计算机进行各式各样全局性的横向统计，如某种物资的总量;还可以随时或定期作出综合性的或分类的统计表报。这对军队后勤的计划、 调度和指挥决策工作起着很大的作用。 在数据库技术的基础上，很多属于系统工程的理论和方法，如最佳库存理论、最优地区分配理论、最佳运输方案等，可以获得广泛的应用，进一步提高军队后勤工作的经济性和效率。
其他军事应用 在现代大型军事装备和武器系统的研制与试验中，通常要利用各种电子计算机甚至巨型机，如进行飞机和导弹的空气动力计算，复杂的结构强度计算，对大量的测量数据实时采集、处理和分析等。在其他领域内，用计算机辅助设计和用计算机作系统的仿真试验，已极为普遍。现代军用通信系统正日益转向数字化，如数字电话、数字图像等。用文字书写的军事文件的电讯传送，已完全实现数字代码化。这样，数字机便成为通信网络中进行编码和译码、加密和解密、以及提高信道可靠性等最恰当的设备。电子对抗在现代战争中的地位愈来愈重要，而数字机由于决策计算能力强和反应的灵活性、快速性，已成为电子对抗设备中的重要组成部分。破译对方密码，高速计算机是最强有力的工具。
微型计算机的发展和普及，对武器现代化有很大的促进，已广泛用于飞机、坦克甚至轻武器上。它还将普遍应用于军事机关和各级职能部门，并组成网络，实现军队管理工作的计算机化。便携式的微型计算机，预计将配备到每个指挥员和参谋人员，使他们拥有自己所需的小型数据库。电子计算机技术的发展方兴未艾，其军事应用范围还在日益扩大。
发展趋势 计算机技术的飞速发展，一方面将深刻地影响军事技术装备的进步，促使武器系统向全面自动化和智能化方向发展，另方面将改变军事指挥、通信、侦察、训练、后勤等工作的面貌。依靠计算机新技术设计制造的精确制导武器将日益增多；完全由计算机控制的飞机、舰艇、坦克等将进一步完善；无人驾驶飞行器的品种将增多，战斗性能将进一步提高；完全由计算机控制的机器人，将用于多种军事目的。更先进的软件技术的出现，将有利于把计算机更广泛地用于军事领域，同时又便于设计出更完善的军用软件。军用电子计算机将进一步实现标准化、系列化，以便于使用和维护。特别是智能程度高、运算速度快的新一代电子计算机的出现，将对军事科学技术和军事指挥开拓崭新的前景。
参考书目
C.Gordan Bell，Allen Newell，Computer Structures，Readings and Examples，McGraw-Hill Book Co.，1971.
J.P.海斯著，上海科学技术文献出版社译:《计算机结构和组织》，上海科学技术文献出版社，上海，1982。(J.P. Hayes ，Computer Architecture and Organization， McGraw-HillBook Co.，1978.)