intel_的 CPU 发展史(图文)
谈到处理器，就应该知道著名的摩尔定律（到目前为止，还是对的） 。 摩尔定律： 1965 年戈登摩尔在《电子学》杂志（Electronics Magazine）第 114 页发表 了影响科技业至今的摩尔定律： 1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔 18 个月就翻一番。 2、微处理器的性能每隔 18 个月提高一倍，而价格下降二分之一。 3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔 18 个月翻两番。 附： 钟摆理论： 在奇数年，英特尔将会推出新的工艺；而在偶数年，英特尔则会推出新的架 构。简单的说，就是奇数工艺年和偶数架构年的概念。英特尔的钟摆策略，能够 体现英特尔技术变化方向。当有英特尔钟摆往左摆的时候，tick 这个策略会更新 工艺，往右摆的时候，tock 会更新处理器微架构。举个例子，05 年说 tick，英特 尔更新从 90 纳米走向 65 纳米；06 年是 tock，用英特尔推出酷睿架构，07 年走 向 45 纳米。值得注意的是，首先它不会在一年内两个技术同时出现。每一年都可 以在上个技术上再提升一个规模。 钟摆策略发展趋势一般是今年架构、明年工艺，是让大家循序渐进，而且实 行钟摆策略也是带着整个行业按着这个钟摆形成一种共同的结构往前走。
intel 系列 CPU 及其架构：
本文将对 intel 系列 CPU 及其架构做简要介绍，CPU(Central processing Unit)，又 称“微处理器(Microprocessor)”，是现代计算机的核心部件。对于 PC 而言，CPU 的规 格与频率常常被用来作为衡量一台电脑性能强弱重要指标。 CPU 的起源可以一直追溯到 1971 年。在那一年，当时还处在起步阶段的 Intel 公司 推出了世界上第一颗微处理器 4004。这不但是第一个用于计算器的 4 位微处理器，也 是第一款个人有能力买得起的电脑处理器！ 4004 含有 2300 个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，当时的蓝色巨人 IBM 以及大部分商业用户对此不屑一顾。但它毕竟是划时代的产品，从此以后，INTEL 便与 微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU 的历史发展历程一定意义上也就是 Intel 公司 x86 系列 CPU 的发展历程。4004 处理器核心架构图：
（有点像毛毛虫）。 Intel C8008 为世界上第一款八位元处理器。8008 共推出两种速度，0.5 Mhz 以及 0.8 Mhz，虽然比 4004 的工作时脉慢，不过因为是八位元处理器（比起 4004 的四位元） 整体效能要比 4004 好上许多。 ， 8008 可以支援到 16KB 的内存。 C8008 是比较珍贵的紫色陶瓷镀金接脚版本，D8008 则是后期出的量产版。 发布时间为 1972 年，8 位运算+16 位地址总线+16 位数据总线，包含 7 个 8 位寄存器(A,B,C,D,E,F,G,其中 BC,DE,HL 组合可组成 16 位数据寄存器)，支持 16 位内 存，同时它也包含一些输入输出端口，这是一个相当成功的设计，还有效解决了外部设
备在内存寻址能力不足的问题。 之后，intel 又推出 8080。8080 不仅扩充了可寻址的存储器容量和指令系统，而且 指令执行速度是 8008 的 10 倍。 8008 系统的加法需要 20s 每秒 5 万条指令）而 8080 （ ， 系统只需要 2s（每秒 50 万条指令） 。另一方面 8080 可直接与 TTL（晶体管晶体管 逻辑）兼容，而 8008 则不能。这样就使得接口设计更容易，而且价格更便宜。8080 可寻址的范围（64KB）是 8008（16KB）的 4 倍，这些改进导致进入了 8080 时代，并 且使微处理器继续繁荣昌盛。随后，1974 年第一台 PC 机 MITS Altair 8800 问世了（注 意，选择 8800 这个名字，可能是为了避免侵犯 Intel 的版权） 。为 Altair 8800 计算机写 的 BASIC 语言解释程序是由 Bill Gates（比尔盖茨）和 Paul Allen 于 1975 年开发的， 他们是 Microsoft 公司的创始人。Altair 8800 的汇编程序是由 Digital Research 公司编 写的，它曾为 PC 机开发了 DRDOS。
8085： 8085 的主频，我们现在看来非常的可怜，甚至还不如一个 MP3 的 DSP。它最低 主频 3 MHz，最高主频也不过 6MHz。当年使用此 CPU 的厂商非常多，包括了 AMD， TOSHIBA，FUJI，SIEMENS 等等。我的这位朋友收了一大批的 8085，当然不少是连 号的，INTEL 这批 CPU
这是 8085 的一个分枝，区别在于其主频的工作频率，如同现在的赛扬 D 325，330 一样。此 CPU 是 8085 系列中拥有最高主频的一颗。 8086： 1978 年， Intel 公司再次领导潮流， 首次生产出 16 位的微处理器， 并命名为 i8086， 毫无疑问， 8086 是在我们曾经的计算机课本中出现频率最高的一个型号。 它的产品线也 分了 3 个部分，分别是 8086，8086－8，8086－10。后缀分别代表了 CPU 的主频。8086 是整个产品线中最低主频的一颗，仅仅是 4.77MHz。它与上一代产品最大的区别就在于 它是一颗 16bit 的处理器。同时还生产出与之相配合的数学协处理器 i8087，这两种芯 片使用相互兼容的指令集，但在 i8087 指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角 函数等的数学计算指令这两种芯片使用相同的指令集， 可以互相配合提升科学运算的效
率。
之后，在 8086 的基础上，公司发展了 8088，以
技术的观点来看，8088 其实是 8086 的一个简版，其内部指令是 16 位的，但是外部是 8
位数据总线； 相对于 8086 内部数据总线 （CPU 内部传输数据的总线） 外部数据总线 、 （CPU 外部传输数据的总线）均为 16 位，地址总线为 20 位，可寻址 1MB 内存的规格来说，是 稍差了一点，但是已经足以胜任 DOS 系统和当时的应用程序了。 80286，intel 最后一块 16 位 cpu， 1982 年。这一年，Intel 推出了划时代的最新产品 80286 芯片，该芯片比 8086 和 8088 都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是 16 位结构，但是在 CPU 的内部含有 13.4 万个 晶体管，时钟频率由最初的 6MHz 逐步提高到 20MHz。其内部和外部数据总线皆为 16 位，地址总线 24 位， 。与 8086 相比，80286 寻址能力达到了 16MB，可以使用外存储 设备模拟大量存储空间，从而大大扩展了 80286 的工作范围，还能通过多任务硬件机 构使处理器在各种任务间来回快速切换，以同时运行多个任务，其速度比 8086 提高了 5 倍甚至更多。 从 80286 开始， 。 CPU 的工作方式也演变出两种来： 实模式和保护模式。
80386，intel 第一代 32 位 cpu 1985 年 Intel 推出了 80386 芯片，它是 80x86 系列中的第一种 32 位微处理器，而 且制造工艺也有了很大的进步。与 80286 相比，80386 内部内含 27.5 万个晶体管，时 钟频率为 12.5MHz，后逐步提高到 20MHz、25MHz、33MHz。80386 的内部和外部数 据总线都是 32 位， 地址总线也是 32 位， 可寻址高达 4GB 内存。 同时也是第一种具有“多 任务 ”功能的处理器——这对微软的操作系统发展有着重要的影响，所谓“多任务”就是 说处理器可以在同时处理几个程序的指令。
80486，这是 intel 最后一代以数字编号的 cpu 1989 年，我们大家耳熟能详的 80486 芯片由 Intel 推出，这种芯片的伟大之处就在 于它实破了 100 万个晶体管的界限，集成了 120 万个晶体管。80486 的时钟频率从 25MHz 逐步提高到 33MHz、50MHz。80486 是将 80386 和数学协处理器 80387 以及 一个 8KB 的高速缓存集成在一个芯片内， 并且在 80x86 系列中首次采用了 RISC （精简 指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大
提高了与内存的数据交换速度。 P5 架构带来了第一款与数字无关的处理器 ：
pentium pro 稍后 Intel 推出了 Pentimu Pro（中文名称“高能奔腾”） ，尽管性能不错，但远没有 达到抛离对手的程度。加上价格十分昂贵，因此 Pentimu Pro 实际上出售的数目非常至 少，市场生命也非常的短。Pentimu Pro 可以说是 Intel 第一个失败的产品，但 Pentium Pro 的设计思想和总体架构却对 Intel 此后的处理器设计造成了深远的影响。
Pentium Pro 处理器采用了一种新的总线接口 Socket 8。新的处理器对多媒 体功能提供了很好的支持。Pentium Pro 的工作频率有 150/166/180 和 200MHz 四种，都具有 16KB 的一级缓存和 256KB 的二级缓存。它是基于 Pentium 完全 相同的指令集和兼容性，达到了 440 MIPs 的处理能力和 5.5 M 个晶体管。这几 乎相当于比 4004 处理器的晶体管提升了 2400 倍。值得一提的是 Pentium Pro 采 用了“PPGA” 封装技术。即一个 256KB 的二级缓存芯片与 Pentium Pro 芯片封装 在一起 ，两个芯片之间用高频宽的内部总线互连，处理器与高速缓存的连接线路 也被安置在该封装中，这样就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。 例如 Pentium Pro 200MHz CPU 的 L2 Cache 就是运行在 200MHz，也就是
工作在与处理器相同的频率上，这在当时可以算得上是 CPU 技术的一个创新。 Pentium Pro 的推出，为以后 Intel 推出 PⅡ奠定了基础。 P6 架构与支持多媒体技术的 Pentium MMX : 英特奔腾 MMX 的推出， Intel 的辉煌时代的到来， 是 所以对奔腾系列将做比较详细 的介绍： 吸取了奔腾 Pro 的教训，Intel 在 1996 年底推出了奔腾系列的改进版本，厂家代号 P55C，也就是我们平常所说的奔腾 MMX（中文名称“多能奔腾”） 。这款处理器并没有集 成当时卖力不讨好的二级缓存，而是独辟蹊径，采用 MMX 指令集来增强性能。这款处 理器并没有集成当时卖力不讨好的二级缓存，而是独辟蹊径，采用 MMX 技术去 增强性能。 MMX 技术是 INTEL 最新发明的一项多媒体增强指令集技术，它的英 文全称可以翻译“多媒体扩展指令集”。MMX 是 Intel 公司在 1996 年为 增强奔腾 CPU 在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术，为 CPU 增加了 57 条 MMX 指令， 除了指令集中增加 MMX 指令外， 还将 CPU 芯片内的 L1 缓存由原来的 16KB 增加到 32KB（16K 指命+16K 数据），因此 MMX CPU 比普通 CPU 在运行含有 MMX 指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了 60％左右。MMX 技术不但是一 个创新，而且还开创了 CPU 开发的新纪元，后 来的 SSE，3D NOW！等指令集 也是从 MMX 发展演变过来的。
奔腾Ⅱ处理器融合了 Intel MMX 技术——Intel 近 10 年来,在架构方面最显著的提高。 MMX 技术提升了视频的加压和解压、图像处理、编码及 I/O 处理,所有的这一切在今天 的办公套件、商用多媒体、通信和 Internet 中被广泛地应用。 (1) 单指令、多数据(SIMD)技术 今天的媒体和通信应用程序中经常使用重复循环,这些仅占总程序 10%甚至更少的代码, 却要占用 90%的运行时间。一个被称作单指令、多数据(SIMD)的流程使得一条指令能 完成多重数据的的工作。这就好比一个长官对整个排发出"立正!"的命令,而不是对每个 士兵都说一遍。SIMD 允许芯片减少在视频、声音、图像和动画中计算密集的循环。 (2) 新的指令集 Intel 的工程师们特别设计了 57 条功能强大的指令,以更有效地操作、处理视频、声音和 图像数据。这些指令主要针对多媒体操作中经常出现的高并行、重复运算。奔腾Ⅱ处理 器的 MMX 技术和奔腾处理器中的 MMX 技术是兼容的,它和奔腾Ⅱ处理器的核心架构也 有非常好的结合。 强大的 MMX 技术指令集充分利用了动态执行的技术,在多媒体和通信 中性能表现卓著。
4. 紧密相连的 512K 二级高速缓存器 5. 266MHz 处理器主频,支持嵌入式应用 6. 66MHz 系统总线频率 7. 优化的包装体积 为合理利用宝贵的空间,Intel 设计了 Intel 便携式模型(IMM)和最新的迷你包装,以保证芯 片的安装。包装体积为 4 英寸×2.5 英寸×0.39 英寸。 8. 能耗低 主频为 266MHz 时,能耗为 1.7V 内核电压,内核处理器能耗为 7.8W,整个模块最大能耗为 12.4W。 全面的解决方案: 除了现有的支持嵌入设计的高端处理器模块和芯片组以外,Intel 公司还将继续支持 嵌入式 Intel 架构产品线,包括 Intel 嵌入式处理器模块、Intel 奔腾处理器(含有 MMX 技 术)及 PCI 芯片组,Intel 486 处理器、Intel 386 处理器和 Intel 186 处理器。为满足嵌入 式应用市场的需求,Intel 还将提供应用软件开发支持、参考设计、第三方开发工具和服
务零售商的联络信息、BIOS 以及操作系统 在 Intel 奔 2 之后，Intel 为了占领更多的市场，推出了 celeron 系列，引发超频热 潮。 （超频会适当提高机子性能，但不会超频的同志千万不要尝试！会烧坏机子。） 当初推出的 Celeron 处理器， 架构上维持和 Pentium II 相同 (Deschutes)， 采用 Slot-1，核心架构也和 Pentium II 一样，具有 MMX 多媒体指令集，但是 Pentium II 上的两颗 L2 没了，Intel 拿掉 L2 快取，除了可以降低成本之外，最 主要是为了和当时的主流 Pentium II 在效能上有所分别，除了 L2 快取，处理 器的外部工作频率 (Front Side BUS)，也是 Intel 用来区分主流与低价处理器的 分水岭；当时 Intel Pentium II 处理器的外频为 100 MHz (最早是 Pentium II 350)，而属于低价的 Celeron 则是维持传统的 66 MHz。 Celeron 的核心架构，和 Pentium II 完全相同，只是少了 L2 快取，这对 整体效能上的影响很大，在效能上一直为大家所唾弃。 不过 Celeron 的核心架构和 Pentium II 是完全相同的，所以在浮点运算能 力上，是完全相同的，执行一些 3D 游戏时，效能还不差。 由于不具 L2 快取记忆体的 Celeron 效能以及价位上，并不能够取代 K6-2，所以，Intel 再度推出新版本的 Celeron（核心代号 : Mendocino），不但 加上了 L2 快取记忆体之外，由于 Intel 在制程上的进步，以及成本方面的考量， 所以改良后的 Celeron，具有 128 KB 的 L2 全速 On-Die 快取，效能上和同 时脉的 Pentium II 相当接近。
On-Die 128K L2 快取的 Celeron 推出之后，在电脑业界还是没有受到大家 的厚爱， 尤其是 D.I.Y. 的玩家， 更是完全看不上眼， 不过在 Intel 推出 PPGA 封 装的 Celeron 之后，情况开始有 180º 的大转变。 Intel 为了因应市场的各项需求，开始深深体验到，只是推出‘阉割’版的 Celeron，是不能够满足大家需求的，新的 Celeron 除了有全速 128 K 快取之 外，为了进一步降低成本，Intel 连 Slot-1 都不要了，旧的 SEPP (Single Edge Processor Package) 封装方式，需要较高的成本，所以 Celeron 新的 PPGA (Plastics Pin Gird Array) 封装方式，不但降低了处理器生产成本，连带的，主机 板的设计，也更具有价格空间，Intel 为了成功打入低价电脑市场，也推出 ZX 以 及 EX 晶片组，让主机板场可以提供系统厂更低价的选择。 终于，Celeron 处理器，在 Intel 强力促销下，成功的成为低价处理器的主 流，其中更是以 Celeron 300A 扮演着相当重要的角色，由于可超频性优，马上 成为许多超频玩家的最爱。（不会超频的同志千万不要尝试！会烧坏机子。）
P6 架构一直沿用到 Pentium III ： 1999 年英特尔发布了 Pentium III 处理器。从 Pentium III 开始，英特尔又引入了 70 条新指令（SIMD，SSE），主要用于因特网流媒体扩展（提升网络演示多媒体流、 图像的性能）、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。Pentium III 可以使用户 有机会在网络上享受到高质量的影片， 并以 3D 的形式参观在线博物馆、 商店等， Pentium III 处理器集成了 950 万个晶体管， 并且是首个使用 0.26 微米技术的微处理器。 Pentium III 处理器也发生过错误的事故，可能使用户储存的数据出错，但是英特尔处理这类问题 的措施已经炉火纯青， 所以只是帮助部分受影响的客户更换主板或者更新微码就解决了 该问题。但是另外一个更严重的事情是：英特尔在 Pentium III 开始引入了硬件序列号 功能，每一片 Pentium III 处理器都有独特的硬件序列号，这样就有可能区分出具体的 某台电脑特征。不过很遗憾的是，世界上大多数人都对这个新特性非常不满；尤其是隐 私保护团体不断游说，要求取消这个功能。这样，英特尔公司也作出了妥协，允许在硬 件设置中关闭该功能，最终在处理器内部取消了这个功能收场。同样，Pentium III 也有 对应型号的 Celeron 处理器，来应对低端市场。。 从 Pentium III 开始的 Socket 370 和 0.18 微米制造工艺
起初的 Intel P3 处理器仍然采用 SLOT 1 接口，它采用 0.25 微米制造工艺，拥有 32K 一级缓存和 512K 二级缓存（运行在芯 片核心速度的一半下），包含 MMX 指令和 INTEL 自己的“ 3D”指令 SSE，最初发行的 PIII 有 450 和 500MHz 两种规格，其系统总线频率为 100MHz。（奔 III 的特别 之处就 是增加了 SSE 指令，事实上在运行没有为 SSE 指令优化过的应用软件时，PIII 与 PII
的速度差不多。 Socket 370 接口的 P3 处理器 随后英特尔开发出来代替 SLOT 架构的 Socket 370 架构，外观上与 Socket 7 非常 像，也采用零插拔力插槽，对应的 CPU 是 370 针脚。英特尔公司著名的“铜矿”和”图拉 丁”系列 CPU 就是采用此接口，并且将制造工艺成功专制成 0.18 微米。
Pentium III 的芯片内核 Intel 的巅峰王朝应该是奔 4 时代。 所以对王朝时代的处理器及其一些技术将做以详 细介绍： 2000 年英特尔发布了 Pentium 4 处理器，自此 Intel 来到了一个一统江湖的时代。 基于 Pentium 4 处理器的个人电脑，可以让用户创建专业品质的影片，透过因特网传递 电视品质的影像，并进行实时语音、影像通讯，实时 3D 渲染，快速进行 MP3 编码解 码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。 NetBurst 架构的 Pentium 4 NetBurst 是 Intel 沿用时间最长的一代构架，以下是 NetBurst 结构带来的好处： 1.较快的系统总线(Faster System Bus)； 2.高级传输缓存(Advanced Transfer Cache)； 3. 高级动态执行(Advanced Dynamic Execution) (包含执行追踪缓存 Execution Trace Cache、高级分支预测 Enhanced Branch Prediction) 4.超长管道处理技术(Hyper Pipelined Technology)； 5.快速执行引擎(Rapid Execution Engine)； 6.高级浮点以及多媒体指令集(SSE2)等等。
Pentium 4 的功能模块图 当程序指令与数据一开始进入处理时，就会进入系统总线队列。Pentium 3 处理器
外频 FSB 设定在 133Mhz， 每时钟周期传输 64 位数据， 提供 8 字节*133Mhz=1066MB/s 的数据带宽；而 Pentium 4 处理器的系统总线虽然仅为 100Mhz，同样是 64 位数据带 宽，但由于其利用了与 AGP4X 相同的原理“四倍速”（即 FSB400）技术，因此可传输 高达 3200MB/秒的数据传输速度。因此，Pentium 4 处理器传输数据到系统的其他部分 比目前所有的 x86 处理器都快，也打破了 Pentium 3 处理器受系统总线瓶颈的限制。其 后英特尔又不断改进系统总线技术，推出了 FSB533、FSB800 的新规格，将数据传输 速度进一步提升。 Pentium 4 还提供的 SSE2 指令集，这套指令集增加 144 个全新的指令，在 128bit 压缩的数据，在 SSE 时，仅能以 4 个单精度浮点值的形式来处理，而在 SSE2 指令集， 该资料能采用多种数据结构来处理： 4 个单精度浮点数(SSE)。 2 个双精度浮点数(SSE2)。 16 字节数(SSE2) 8 个字数(word)数(SSE2)。 4 个双字数(SSE2)。 2 个四字数(SSE2) 1 个 128 位长的整数(SSE2) 。
Pentium 4 的芯片内核 尽管如今的 Pentium4 已经是众人皆知的产品，但是在其发展初期可并不是一帆风 顺，第一代 Willamette 核心就饱受批评。对于全新的 NetBurst 结构而言，发挥强大的 性能需要更高的主频以及强大的缓存结构， 而这些都是 Willamette 核心所不具备的。 起 初 P4 处理器集成了 4200 万个晶体管，并设计有 256KB 二级缓存，此时的整体性能受 到很大影响。然而最让 Intel 尴尬的是，Willamette 核心的 Pentium4 1.5G 甚至不如 Tualatin 核心的 Pentium III。
423 接口的 Willamette Socket 423 与 Willamette 一同消亡 最初 Pentium 4 处理器的标准接口为 Socket 423 插槽，Socket 423 的外形和前几 种 Socket 类的插槽类似， 对应的 CPU 针脚数为 423。 Socket 423 插槽多是基于 Intel 850 支持 1.3GHz～1.8GHz 的 Pentium 4 处理器。 不过随着 DDR 内存的流行， 芯片组主板， 英特尔又开发了支持 SDRAM 及 DDR 内存的 i845 芯片组，CPU 插槽也改成了 Socket 478，Socket 423 接口也就销声匿迹了，850+Rambus 成为当时最为失败的产品。 Northwood 与 Socket478 让 Intel 挽回面子
Pentium 4 2.2GHz 很快改进版的 Pentium 4（Northwood）出现了，新款处理器集成了 5500 百万个 晶体管；采用 0.18 微米进行制造，初始速度就达到了 1.5GHz(gigahertz)，相当于从旧 金山到纽约只花了 13 秒的车程（当然，没人有这么快的汽车）。当然 Pentium 4 也有 对应型号的 Celeron 处理器，来应对低端市场。 Socket 478 接口是目前 Pentium 4 系列处理器所采用的接口类型，针脚数为 478
针。Socket 478 的 Pentium 4 处理器面积很小，其针脚排列极为紧密。英特尔公司的 Pentium 4 系列和 P4 赛扬系列都采用此接口。
Prescott 核心处理器诞生，让 IntelNetBurst 结构再度升温 随着制造工艺的进步，Intel 将取代 Northwood 核心的新 Prescot （普雷斯 科特）核心处理器的制造工艺全面转移到了 90 纳米，Prescot 核心处理器已经 将晶体管数量由原来的 5500 万个提升到现在的 1．25 亿个晶体管，晶体管数量 的增加能够使芯片存储量增至原来的两倍。另外，由于英特尔公司采用了先进技 术，芯片的体积将会更小，可大幅提高芯片运行速度。
Prescot 处理器外观 :
Prescott 处理器内部核心 从上图可以看到，在核心的中间部分，上下分布的两块区域就是能够决定 Prescott 能够支持 64 位运算的两组 32 位的算术逻辑单元(ALU)以及两组 32 位的寄存器。不得 不承认 Intel 也确实在新的处理器使用缓存中下了一番功夫，不过与 Northwood 相比， 带来的负面影响是访问延迟的时间也增加了；Intel 为了提升处理器的主频率，转移到 Prescot 核心，不过也付出了昂贵的代价，那就是使用了更长的管线，基于 Prescott 核 心的处理器使用了 31 层管线，而 Northwood 核心的处理器则为 20 层。
LGA 775+PCI-E 让平台换代成本变得昂贵
LGA775 接口的 P4 506 : 为了促进整个 IT 产业的发展，Intel 又推出了新的组合，即 LGA 775+PCI-E。起初 Intel 从 478 到 LGA 775 接口的过渡并不顺利，起码远没有 Intel 计划中那么顺利。在 LGA 775 接口标准及芯片组发布后一年，Intel LGA 775 市场占有率依旧不容乐观，新 接口加上老的构架与制成并为让消费者尝到甜头， 因此消费者也不愿意去花费更多钱去 升级不同接口的显卡和处理器买单。但随着时间的推移，平台的整体迁移已经成为大势 所趋，但直到现在 478 接口 CPU 销量远远胜过 LGA 775。 2001 年：英特尔安腾（Itanium）处理器 英特尔安腾处理器是英特尔推出的 64 位处理器家族中的首款产品。 该处理器 是在基于英特尔简明并行指令计算（EPIC）设计技术的全新架构之基础上开发制 造的，设计用于高端、企业级服务器和工作站。该处理器能够为要求最苛刻的企 业和高性能计算应用（包括电子商务安全交易、大型数据库、计算机辅助的机械 工程以及精密的科学和工程计算）提供全球最出色的性能。 2002 年： 英特尔安腾 2 处理器 （Itanium2） Intel Pentium 4 /Hyper Threading 处理器 英特尔安腾 2 处理器是安腾处理器家族的第二位成员，同样是一款企业用处 理器。该处理器家族为数据密集程度最高、业务最关键和技术要求最高的计算应 用提供英特尔 架构的出色性能及规模经济等优势。该处理器能为数据库、计算机 辅助工程、网上交易安全等提供领先的性能。 英特尔推出新款 Intel Pentium 4 处理器内含创新的 Hyper-Threading（HT） 超执行绪技术。超执行绪技术打造出新等级的高效能桌上型计算机，能同时快速 执行多项运算应用， 或针对支持多重执行绪的软件带来更高的效能。超执行绪技 术让计算机效能增加 25%。除了为桌上型计算机使用者提供超执行绪技术外，英
特尔亦达成另一项计算 机里程碑，就是推出运作时脉达 3.06GHz 的 Pentium 4 处理器，是首款每秒执行 30 亿个运算周期的商业微处理器，如此优异的性能要归 功于当时业界最先进的 0.13 微米制程技术，翌年，内建超执行绪技术的 Intel Pentium4 处理器时脉达到 3.2GHz。 2003 年：英特尔 奔腾 M（Pentium M） /赛扬 M （Celeron M）处理器 英特尔奔腾 M 处理器，英特尔 855 芯片组家族以及英特尔 PRO/无线 2100 网卡是英特尔迅驰 移动计算技术的三大组成部分。 英特尔迅驰移动计算技术专 门设计用于便携式计算，具有内建的无线局域网能力和突破性的创新移动性能。 该处理器支持更耐久的电池使用时间，以及更轻更薄的笔记本电脑造形。 2005 年：Intel Pentium D 处理器 首颗内含 2 个处理核心的 Intel Pentium D 处理器登场， 正式揭开 x86 处理器 多核心时代。(绰号胶水双核,被别人这样叫是有原因的,PD 由于高频低能噪音大, 所以才有这个称号) 2005 年：Intel Core 处理器 这是英特尔向酷睿架构迈进的第一步。但是，酷睿处理器并没有采用酷睿架 构， 而是介于 NetBurst 和 Core 之间 （第一个基于 Core 架构的处理器是酷睿 2） 。 最初酷睿处理器是面向移动平台的，它是英特尔迅驰 3 的一个模块，但是后来苹 果转向英特尔平台后推出的台式机就是采用的酷睿处理器。 酷睿使双核技术在移动平台上第一次得到实现。与后来的酷睿 2 类似，酷睿 仍然有数个版本：Duo 双核版，Solo 单核版。其中还有数个低电压版型号以满足 对节电要求苛刻的用户的要求。 2006 年：Intel Core 2 （酷睿 2，俗称“扣肉”）/ 赛扬 Duo 处理器 Core 微架构桌面/移动处理器：桌面处理器核心代号 Conroe。将命名为 Core 2 Duo/Extreme 家族， E6700 2.6GHz 型号比先前推出之最强的 Intel Pentium D 其 960（3.6GHz）处理器，在效能方面提升了 40%，省电效率亦增加 40%，Core 2 Duo 处理器内含 2.91 亿个晶体管。移动处理器核心代号 Merom。是迅驰 3.5 和 迅驰 4 的处理器模块。当然这两种酷睿 2 有区别，最主要的就是将 FSB 由 667MHz/533MHz 提升到了 800MHz。 2007 年：Intel 四核心服务器用处理器 英特尔已经推出了若干四核台式机芯片，作为其双核 Quad 和 Extreme 家族 的组成部分。在服务器领域，英特尔将在其低电压 3500 和 7300 系列中交付使用 不少于具有 9 个四核处理器的 Xeons。 2007 年：Intel QX9770 四核至强 45nm 处理器 先进制程带来的节能冷静，HI-K 的引进使 CPU 更加稳定。先进的 SSE4.1 指令集、快速除法器，卓越的执行效率，INTEL 在处理器方面不断领先 2008 年：Intel Atom 凌动处理器 低至 0.6W 的超低功耗处理器，带给大家的是难以想象的节能与冷静 未来：Intel Larrabee 计划 Larrabee 核心是由 1990 年的 P54C 演变而来的， 即第二款 Pentium 处理器， 当然生产工艺已经进化到 45nm，同时也加入了大量新技术，使其得以重新焕发 青春。 Larrabee 发布的时候将有 32 个 IA 核心(现在的样品是 16/24 个)，支持 64 位技术， 并很可能会支持 MMX 指令集。 事实上， Larrabee 的指令集被称为 AVX(高
级矢量指令集)，整数 512 位，浮点 1024 位。Stiller 估计 Larrabee 每 Hz 的理论 单精度浮点性能为 32Flops，也就是在 2GHz 下能超过 2TFlops。 Intel TerraFlops 80 核处理器 这里的“80 核”只是一种概念，并不是说处理器正好拥有 80 个物理核心，而是 指处理器拥有大量规模化并行处理能力的核心。 TerraFlops 处理器将拥有至少 28 个核心，不同的核心有不同的处理领域，整个处理器运算速度将达到每秒万亿次， 相当于现在对普通用户还遥不可及的超级计算机的速度。目前，TerraFlops 计划 只接纳商业和政府用户，但是根据英特尔的计划，个人用户也会在将来使用上万 亿次计算能力的多核处理器。 英特尔处理器核的特点在于具有称之为“宽动态执行”的功能。更为重要的是， 其工作功耗比为奔腾 4 提供处理能力的 Netburst 架构要低。 “我们期望到今年底自 顶向下百分之百地采用核微架构，”Otellini 说，“今年全年，我们正以非常快的速 度取代所有的产品，甚至以核微架构的变种渗透到奔腾处理器和赛扬处理器的领 域。这就赋予我们在每一个领域的性能领先地位，并赋予我们高度的成本优势。” 3 月 26 日，英特尔公司总裁兼首席执行官保罗欧德宁在北京宣布：英特尔 将投资 25 亿美元在大连兴建一座先进的 300 毫米晶圆制造厂。 2008 年 11 月 17 日：英特尔发布 core i7 处理器 基于全新 Nehalem 架构的下一代桌面处理器将沿用“Core”（酷睿）名称，命 名为“Intel Core i7”系列，至尊版的名称是“Intel Core i7 Extreme”系列。而同架构 服务器处理器将继续延用“Xeon”名称。至于为什么是“I7”，而不是大多数人认为的 “Core 3”，Intel 方面还没给出详细的解释，估计意思是 Intel 的第七代处理器，但 2000 年推出 NetBrust 架构的 Pentium 4 处理器应该是属于第七代产品的，真正 解释还是等 Intel 的回答吧。 Intel Core i7 是一款 45nm 原生四核处理器，处理器拥有 8MB 三级缓存，支 处理器采用 LGA 1366 针脚设计， 支持第二代超线程技术， 持三通道 DDR3 内存。 也就是处理器能以八线程运行。根据网上流传的测试，同频 Core i7 比 Core 2 Quad 性能要高出很多。 综合之前的资料来看，英特尔首先会发布三款 Intel Core i7 处理器，频率分 别为 3.2GHz、 2.93GHz 和 2.66GHz， 主频为 3.2GHz 的属于 Intel Core i7 Extreme， 当然这款顶级处理器面向的是发烧级用户。全新一代 Core i7 处理器于 2008 第四 季度推出。Intel 于 2008 年 11 月 18 日发布了三款 Core i7 处理器，分别为 Core i7 920、Core i7 940 和 Core i7 965。 而从英特尔技术峰会 2008（IDF2008）上英特尔展示的情况来看，core i7 的 能力在 core2 extreme qx9770(3.2GHz)的三倍左右。IDF 上，intel 工作人员使用 一颗 core i7 3.2GHz 处理器演示了 CineBench R10 多线程渲染，结果很惊人。渲 染开始后，四颗核心的八个线程同时开始工作，仅仅 19 秒钟后完整的画面就呈现 在了屏幕上，得分超过 45800。相比之下，core2 extreme qx9770 3.2GHz 只能 得到 12000 分左右，超频到 4.0GHz 才勉强超过 15000 分，不到 core i7 的 3 分 之一。core i7 的超强实力由此可见一斑。 设计： 1. 基于 Nehalem 微架构 2. 2-8 颗核心。 3. 内置三通道 DDR3 内存控制器。 4. 每颗核心独享 256KB 二级缓存。
5. 8 MB 共享三级缓存。 6. SSE 4.2 指令集（七条新指令）。 7. 超线程技术。 8. Turbo mode（自动超频）。 9. 微架构优化（支持 64-bit 模式的宏融合，提高环形数据流监测器性能，六 个数据发射端口等等） 10. 提升预判单元性能，增加第二组分支照准缓存。 11. 第二组 512 路的 TLB。 12. 对于非整的 SSE 指令提升性能。 13. 提升虚拟机性能（根据 Intel 官方数据显示，Nehalem 相对 65nm Core 2 在双程虚拟潜伏上有 60%的提升，而相对 45nm Core 2 产品提升了 20%） 14. 新的 QPI 总线。 15. 新的能源管理单元。 16. 45nm 制程，32nm 制程产品随后上线，代号 Westmere。 17. 新的 1366 针脚接口。 Nehalem 相当于 65nm 产品有着如下几个最重要的新增功能。 1. SSE4.1 指令集（47 个新 SSE 指令）。 2. 深层休眠技术（C6 级休眠，只在移动芯片上使用）。 3. 加强型 Intel 动态加速技术（只在移动芯片上使用）。 4. 快速 Radix-16 分频器和 Super Shuffle engine，加强 FPU 性能 5. 加强型虚拟技术，虚拟机之间交互性能提升 25%-75%。 Cache 设计： 采用三级全内含式 Cache 设计， 的设计与 Core 微架构一样； L1 L2 采用超低延迟的设计，每个核心各拥有 256KB 的 L2 Cache；L3 则是采用共享 式设计，被片上所有核心共享使用。 集成了内存控制器(IMC)：内存控制器从北桥芯片组上转移到 CPU 片上，支 持三通道 DDR3 内存，内存读取延迟大幅减少，内存带宽则大幅提升，最多可达 三倍。 快速通道互联（QPI）：取代前端总线(FSB)的一种点到点连接技术，20 位宽 的 QPI 连接其带宽可达惊人的每秒 25.6GB，远超过原来的 FSB。QPI 最初能够 发放异彩的是支持多个处理器的服务器平台， QPI 可以用于多处理器之间的互联。 Nehalem 的核心部分比 Core 微架构新增加的功能主要有以下几方面： New SSE4.2 Instructions （新增加 SSE4.2 指令） Turbo Mode （内核加速模式） Improved Lock Support （改进的锁定支持） Additional Caching Hierarchy （新的缓存层次体系） Deeper Buffers （更深的缓冲） Improved Loop Streaming （改进的循环流） Simultaneous Multi-Threading （同步多线程） Faster Virtualization （更快的虚拟化） Better Branch Prediction （更好的分支预测） 2009 年第四季度： Clarkdale 将于今年第四季度推出，LGA1156 接口，双核心四线程。它 不但将是 Intel(以及整个业界)的第一款 32nm 工艺芯片， 也会是首次集成图形 核心的处理器。与之对应的移动版本 Arrandale 采用类似的架构，只不过要到
明年才会发布。不过值得注意的是，Clarkdale 上只有处理器部分才是 32nm 工艺，同一基片上的独立图形核心(以及双通道 DDR3 内
Intel 的处理器构架简介 （ 比较有代表性的 ）： 的处理器构架简介（ 比较有代表性的）：
一、P5 与 P6 架构 奔腾采用 P5 架构，这被证明是伟大的创举。在英特尔的发展历史中，第一代 奔腾绝对是具有里程碑意义的产品，这一品牌甚至沿用至今，已经有十几年的历 史了。尽管第一代奔腾 60 的综合表现很一般，甚至不比 486DX66 强多少，但是 当主频优势体现出来之后，此时所表现出来的威力令人震惊。奔腾 75、奔腾 100 以及奔腾 133，经典的产品一度称雄业界。 在奔腾时代，虽然英特尔在处理器微架构方面一直保持着领先，但是英特尔 并未停止前进的步伐，于是在发布奔腾的下一代产品奔腾 II 时，英特尔采用了专 利保护的 P6 架构。P6 架构与奔腾的 P5 架构最大的不同在于，以前集成在主板 上的二级缓存被移植到了处理器内，从而大大地加快了数据读取和命中率，提高 了性能。 二、NetBurst 架构 Netburst 微架构是 P6 微架构的后继者，第一个使用这架构的是 Willamette 核心，于 2000 年推出。Willamette 是第一代奔腾 IV 处理器所用的核心，而全部 的奔腾 IV 处理器都是使用 Netburst 微架构。 2001 年推出的 Foster 至强处理器） （ 也是使用本架构，同时基于奔腾 IV 的赛扬、赛扬 D，以及双核心的奔腾 D、奔 腾 Extreme Edition 都是使用本架构。 立足于性能而设计的英特尔 NetBurst 微架构将频率提升超过了 40%，虽然 IPC 值较低，但由于频率的增加弥补了不足（性能=频率×IPC），并且为最终用 户提供了更高的整体性能。和 P6 微架构一样，英特尔 NetBurst 微架构凭借无序 推测执行，尽管分支预测算法相当精确，但也不可能 100%正确。 为了使由于分支误预测而引起的损失降到最低并使 IPC 均值最大化，采用扩 展深度流水线技术的 Intel NetBurst 微架构极大地减小了分支预测错误的数量， 并 提供了从这些错误恢复的快速方法。为了能使误预测引起的损失最小，英特尔 NetBurst 微架构实现了高级动态执行引擎和一个执行跟踪缓存。 不过值得一提的是，英特尔 NetBurst 微架构中使用了超流水线技术，这使得 流水线的深度相比 P6 微处理器体系结构的提高了一倍，不过在后来的实际应用 中表明提高流水线长度之后会令执行效率大幅度降低， 能够弥补这个问题的办法 只能是再次提高主频和增加二级缓存容量。 不过由于当时处理器工艺制成的限制，导致处理器的主频的可提升空间越来 越小， 与此同时巨大的缓存容量也是一个负担，这不仅提高了成本，也令发热量 骤升。这一点使得英特尔必须要及时地对处理器微架做出新的，根本性地调整。
三、Core 微架构 由于 NetBurst 架构已经无法满足未来处理器发展的需要， 所以英特尔于 2006 年推出了具有革新意义的 Core 微架构。 1．流水线效率大幅度提升 主频至上的处理器研发思路显然已经被淘汰。Core 微架构的处理器将超流水 线缩短到 14 级，这将大幅度提升整体效率。此外 Core 微架构采用了四组指令编 译器，就是指能够在单一频率周期内编译四个 x86 指令。这四组指令编译器由三 组简单编译器（Simple Decoder）与一组复杂编译器（Complex Decoder）组成。 四组指令编译器中，仅有复杂编译器可处理最多由四个微指令所组成的复杂 x86 指令。如果不幸碰到非常复杂的指令，复杂编译器就必须呼叫微码循序器 （Microcode Sequencer），以便取得微指令序列。 为了配合超宽的编译单元，Core 微架构的指令读取单元在一个频率周期内， 从第一阶指令快取中， 抓取六个 x86 指令至指令编译缓冲区 （Instruction Queue） ， 判定是否有符合宏指令融合的配对，然后再将最多五个 x86 指令，交派给四组指 令编译器。 四组指令编译器在每个频率周期中， 发给保留站 （Reservation Station） 四个编译后的微指令，保留站再将存放的微指令交派（dispatch）给五个执行单 元。 因为 x86 指令集的指令长度、格式与定址模式都相当混乱，导致 x86 指令解 码器的设计是非常困难的。但是如今的局面已经有所改变，一方面是高主频对于 四组精简结构有着很大的依赖性，另一方面是其它辅助性技术也能很大程度上弥 补解决定址模式混乱的难题。毫无疑问，英特尔的这一创举将是在处理器核心架 构设计上具有里程碑意义的。 2．全新的整数与浮点单元 从 P6 到 NetBurst 架构，整数与浮点单元的变化还是相当明显，不过 Core 微架构的变化也同样不小，只是部分关键技术又改回 P6 架构时代的设计。Core 具备了 3 个 64bit 的整数执行单元， 每一个都可以单独完成的 64 位整数运算操作。 能够独立完成 64bit 整数运算对英特尔 x86 处理器来说还是头一回，这也让 Core 得以走在了竞争对手的前列。此外，64bit 的整数单元使用彼此独立的数据 端口，因此 Core 能够在一个周期内同时完成 3 组 64bit 的整数运算。极强的整数 运算单元使得 Core 在包括游戏、服务器项目、移动等方面都能够发挥广泛而强大 的作用。 在以往的 NetBurst 架构中，浮点单元的性能很一般，Core 构架针对这个问题 进行了不小的改进。 Core 构架拥有 2 个浮点执行单元同时处理向量和标量的浮点 运算，其中一个浮点单元执行负责加减等简单的处理，而另一个浮点单元则执行 负责乘除等运算。尽管不能说 Core 构架令浮点性能有很大幅度的提升，但是其改 进效果还是显而易见的。 3．数据预读机制与缓存结构
计算工具的发展史 现在人们常用计算器来计算，既快捷，又精准，给人们的生活、工作带来了方便。但是计算机的发展经历了漫长的过程，凝聚着劳动人民的智慧。 我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的计算工具。计算的时候摆成纵式和横式两种数字，按照纵式相间的原则表示任何自然数，从而进行加、减、乘、除、开放以及其它的代数计算。负数出现后，算筹分为红和两种，红筹表示正数，黑筹表示负数。这种运算工具和运算方法是当时世界上独一无二的。后来我国劳动人民创造了算盘作为运算工具。早在公元15世纪，算盘已经在我国广泛使用，后来流传到日本、朝鲜等国。它的特点是结构简单，使用方便，特别实用，它计算数目较大的和数目较多的加减法，更为简便。算盘已经基本具备了现代计算器的主要结构特征。例如，拨动算珠，也就是向算盘输入数据，这时算盘起着“储存器”的作用；运算时，珠算口诀起着“运算指令”的作用，而算盘则起着“运算器”的作用。当然，算珠毕竟要靠人的手来拨动，而且也根本谈不上“自动运算”。 除中国外，其它中古的国家亦有各式各样的计算工具发明，例如罗马人的「算盘」，古希腊人的「算板」，印度人的「沙盘」，及英国人的「刻齿本片」等。这些计算工具的原理基本上是相同的，同样是透过某种具体的物体来代表数，并利用对物件的机械操作来进行运算。 比例规：伽利略发明了「比例规」，它的外形像圆规，两脚上各有刻度，可任意开合，是利用比例的原理进行乘除比例等计算的工具。纳皮尔筹：15世纪后，「格子算法」通行于中亚细亚及欧洲，纳皮
尔筹便是根据了「格子算法」的原理，但与格子算法不同的是它把格子和数字刻在「筹」﹝长条竹片或木片﹞上，这便可根据需要拼凑起来计算。 计算尺：在1614年，对数被发明以后，乘除运算可以化为加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年，E?冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1632年，奥特雷德发明了有滑尺的计算尺，并制成了圆形计算尺。1652年，R?比萨克制成了有固定尺身和滑尺的计算尺。1850年，V?曼南在计算尺上装上游标，因此而受到当时科学工作者，特别是工程技术人员所广泛采用。 机械计算机：机械式计算机是与计算尺同时出现的，是计算工具上的一大发明。席卡德﹝1623﹞是最早构思出机械式计算机，他在给天文学家J?开普勒的信﹝1623，1624﹞上描述了他发明的四则计算机，但并没有成功制成。而能成功创制第一部能计算加减法的计算机是 B?帕斯卡﹝1642﹞，在1671年，G?W?莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算机，是长1米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面多年的研究，特别是经过L?H?托马斯，W?奥德内尔等人的改良后，出现了多种多样的手摇计算机，并风行全世界。于17世纪末，这种计算机传入了中国，并由中国人制造了12位数的手摇计算机，独创出一种算筹式手摇计算机。 电子计算机：一种能依照一定的「程序」自动控制的计算机。19世纪初，法国的J?M?雅卡尔发明了用穿孔卡片来控制的纺织机，1822年，英国的C?巴贝奇便根据同一原理制成了一部能执行计算程序的差分机，并于1834年，设计了一部完全程序控制的分析机，可惜碍于当时的机械技术所限制而没有制成，但已包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。
计算工具发展简史 张郭男北大哲学系2010级---1192772452@https://www.doczj.com/doc/bb79710.html, 从最早有实物见证的计算工具-----算筹，到现在以快速，高效，智能，大容量存储，多媒体再现，网络共享和自动化处理为特点的功能强大的现代计算机的出现，计算工具已由人类手的延伸发展到脑的延伸，人类的信息处理技术发生了质的飞跃，走过了一条不平凡的路。一个个激动人心的里程碑耸立在路旁，标记着当时人们的成就。 最早有实物见证的计算工具是诞生于中国的算筹，根据史书的记载和考古材料的发现，古代的算筹实际上是一根根同样长短和粗细的竹制小棍子，可以看做是它的硬件，而它的摆法便是其软件了。由于它在运算时使用十进位制，又使其成为当时世界上最先进的软件运算系统，这个传统在相当程度上使中国古代的数学水平长期领先于其他民族。后来算盘也被发明，成为西方计算工具传入前中国人计数的主要工具，两千余年的实践中算盘的计算口诀也发展到极成熟的地步，乃至一个熟练的使用算盘的会计有时可以在速度上击败使用计算器的工人，也就是说通过操纵者的熟练可以使运算速度达到惊人的水平。这样的优
势使中国的计算工具长期没有向西方的自动计算的，现代的方向发展，而是近于停滞不前。 而到了1642年，西方在计算工具方面取得了进展，第一台机械计算器-------加法器由19岁的帕斯卡制作成功。加分器是对中国算盘式的主要凭借操纵者素质提高来提高运算速度的计算机模式的一个突破，它第一次确立了计算机器的概念。后来，德国数学家莱布尼兹对加法器加以改良，发明了可以做乘除运算的计算器。人类的计算工具开始趋向于自动化，现代计算机的出现于是具有了可能。但加法器和乘法器的出现只是提供了一种不同于中国算盘的思路，创造出真正意义上的现代计算机还需时日。 下一个在人类计算工具发展历史上留下痕迹的，是巴贝奇设计的差分机。1822年差分机的模型出现，"这台机器不论在可能完成的计算范围、简便程度以及可靠性与精确度方面，或者是计算时完全不用人参与这方面，都超过了以前的机器。"这句话道出了差分机的先进性。它第一次引进了程序控制的思想，“它能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程”，这是个了不起的进步。1834年，野心勃勃的巴贝奇在1822年的基础上进行了大的改进，并取名为分析机。由于当时的技术水平限制，分析机仅仅停
计算机的发展历史 一、第一台计算机的诞生 第一台计算机(ENIAC)于1946年2月,在美国诞生。 ENIAC PC机 耗资 100万美圆 600美圆 重量 30吨 10kg 占地 150平方米 0．25平方米 电子器件 1．9万只电子管 100块集成电路 运算速度 5000次/秒 500万次/秒 二、计算机发展历史 1、第一代计算机（1946~1958) 电子管为基本电子器件；使用机器语言和汇编语言；主要应用于国防和科学计算；运算速度每秒几千次至几万次。 2、第二代计算机(1958~1964) 晶体管为主要器件；软件上出现了操作系统和算法语言；运算速度每秒几万次至几十万次。 3、第三代计算机(1964~1971) 普遍采用集成电路；体积缩小；运算速度每秒几十万次至几百万次。 4、第四代计算机(1971~ ) 以大规模集成电路为主要器件；运算速度每秒几百万次至上亿次。 三、我国计算机发展历史 从1953年开始研究，到1958年研制出了我国第一台计算机 在1982年我国研制出了运算速度1亿次的银河I、II型等小型系列机。 计算机的历史 计算机是新技术革命的一支主力，也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。计算机产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产业。 现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具,它的处理对象是信息，处理结果也是信息。利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法，都是按照一定的算法进行的。这种算法是定义精确的一系列规则，它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。 信息处理的一般过程，是计算机使用者针对待解抉的问题,事先编制程序并存入计算机内，然后利用存储程序指挥、控制计算机自动进行各种基本操作，直至获得预期的处理结果。计算机自动工作的基础在于这种存储程序方式，其通用性的基础则在于利用计算机进行信息处理的共性方法。 计算机的历史 现代计算机的诞生和发展现代计算机问世之前，计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机三个阶段。 早在17世纪，欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数字形式进行基本运算的数字计算机。1642年，法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置，制成了最早的十进制加法器。1678年，德国数学家莱布尼兹制成的计算机，进一步解决了十进制数的乘、除运算。
计算工具［Calculating Devices］是计算时所用的器具或辅助计算的实物。 人们从数学产生之日，便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。 中国古代的数学是一种计算数学，当时的人创造了许多独特的计算工具及与工具有关的计算方法，早在公元前5世纪，中国人已开始用算筹作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后来，人们发明了算盘，并在15世纪得到普遍采用，取代了算筹。它是在算筹基础上发明的，比算筹更加方便实用，同时还把算法口诀化，从而加快了计算速度。后来更发现算盘对人类有较强的数学教育功能，因此源用至今，并流传到海外，成为一种国际性的计算工具。 除中国外，其它中古的国家亦有各式各样的计算工具发明，例如罗马人的「算盘」，古希腊人的「算板」，印度人的「沙盘」，及英国人的「刻齿本片」等。这些计算工具的原理基本上是相同的，同样是透过某种具体的物体来代表数，并利用对物件的机械操作来进行运算。 近代的科学发展促进了计算工具的发展： 比例规：伽利略发明了「比例规」，它的外形像圆规，两脚上各有刻度，可任意开合，是利用比例的原理进行乘除比例等计算的工具。 纳皮尔筹：15世纪后，「格子算法」通行於中亚细亚及欧洲，纳皮尔筹便是根据了「格子算法」的原理，但与格子算法不同的是它把格子和数字刻在「筹」［长条竹片或木片］上，这便可根据需要拼凑起来计算。 计算尺：在1614年，对数被发明以后，乘除运算可以化为加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年，E?冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1632年，奥特雷德发明了有滑尺的计算尺，并制成了圆形计算尺。1652年， R?比萨克制成了有固定尺身和滑尺的计算尺。1850年，V?曼南在计算尺上装上游标，因此而受到当时科学工作者，特别是工程技术人员所广泛采用。 机械计算机：机械式计算机是与计算尺同时出现的，是计算工具上的一大发明。席卡德［1623］是最早构思出机械式计算机，他在给天文学家J?开普勒的信［1623，1624］上描述了他发明的四则计算机，但并没有成功制成。而能成功创制第一部能计算加减法的计算机是B?帕斯卡［1642］，在1671年，G?W?莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算机，是长1米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面多年的研究，特别是经过L?H?托马斯，W?奥德内尔等人的改良后，出现了多种多样的手摇计算机，并风行全世界。於17世纪末，这种计算机传入了中国，并由中国人制造了12位数的手摇计算机，独创出一种算筹式手摇计算机。 电子计算机：一种能依照一定的「程序」自动控制的计算机。19世纪初，法国的J?M?雅卡尔发明了用穿孔卡片来控制的纺织机，1822年，英国的C?巴贝奇便根据同一原理制成了一部能执行计算程序的差分机，并於1834年，设计了一
石块、贝壳计数 原始社会，人类智力低下，当时把石块放进皮袋，或用贝壳串成珠子，用“一一对应”的方法，计算需要计数的物品。 2. 结绳计数 就是在长绳上打结记事或计数，这比用石块贝壳方便了许多。 3. 手指计数
人类的十个手指是个天生的“计数器”。原始人不穿鞋袜， 再加上十个足趾，计数的范围就更大了。至今，有些民族还用“手”表示“五”， 用“人”表示“二十”， 据推测， “十进制” 被广泛运用，很可能与手指计数有关。 4. 小棒计数 利用木、竹、骨制成小棒记数，在我国称为“算筹”。它可以随意移动、摆放，较之上述各种计算工具就更加优越了，因而，沿用的时间较长。刘徽用它把圆周率计算到3.1410，祖冲之更计算到小数点后第七位。在欧洲，后来发展到在木片上刻上条纹，表示债务或税款。劈开后债
务双方各存一半，结帐时拼合验证无误，则被认可。 5.珠算 珠算是以圆珠代替“算筹”，并将其连成整体，简化了操作过程，运用时更加得心应手。它起源于中国，元代末年(1366年)陶宗义著《南村辍耕录》中，最初提到“算盘”一词，并说“拨之则动”。十五世纪《鲁班木经》中，详细记载了算盘的制作方法。到了现代，一种新型的电子算盘已经问世，它把算盘与电子计算器的长处集为一体，是一种中外结合的新型计算工具。 6. 计算尺 公元1520年，英国人甘特发明了计算尺，运用到一些特的运算中，快速、省时。 7.
手摇计算机 最早的手摇计算机是法国数学家巴斯嘉在 1642 年制造的。 它用一个个齿轮表示数字， 以齿轮间的咬合装置实现进位， 低位 齿轮转十圈，高位齿轮转一圈。后来，经过逐步改进，使它既能做加、减法，又能做乘、除法了，运算的操作更加简捷、快速。 8. 电子计算机 随着近代高科技的发展，电子计算机在二十世纪应运而生。 它的出现是“人类文明最光辉的成就之一”，
计算工具的历史演变过程 在漫长的历史长河中，随着社会的发展和科技的进步，人类进行运算时所运用的工具，也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展变化。这一演变过程，反映了人类认识世界、改造世界的艰辛历程和广阔前景。 现在我们溯本求源，看一看计算工具是怎样演化的： 1.石块、贝壳计数 原始社会，人类智力低下，当时把石块放进皮袋，或用贝壳串成珠子，用“一一对应”的方法，计算需要计数的物品。 2.结绳计数 就是在长绳上打结记事或计数，这比用石块贝壳方便了许多。 3.手指计数 人类的十个手指是个天生的“计数器”。原始人不穿鞋袜，再加上十个足趾，计数的范围就更大了。至今，有些民族还用“手”表示“五”，用“人”表示“二十”，据推测，“十进制”被广泛运用，很可能与手指计数有关。 4.小棒计数 利用木、竹、骨制成小棒记数，在我国称为“算筹”。它可以随意移动、摆放，较之上述各种计算工具就更加优越了，因而，沿用的时间较长。刘徽用它把圆周率计算到3.1410，祖冲之更计算到小数点后第七位。在欧洲，后来发展到在木片上刻上条纹，表示债务或税款。劈开后债务双方各存一半，结帐时拼合验证无误，则被认可。 5.珠算
珠算是以圆珠代替“算筹”，并将其连成整体，简化了操作过程，运用时更加得心应手。它起源于中国，元代末年(1366年)陶宗义著《南村辍耕录》中，最初提到“算盘”一词，并说“拨之则动”。十五世纪《鲁班木经》中，详细记载了算盘的制作方法。 到了现代，一种新型的电子算盘已经问世，它把算盘与电子计算器的长处集为一体，是一种中外结合的新型计算工具。 6.计算尺 公元1520年，英国人甘特发明了计算尺，运用到一些特殊的运算中，快速、省时。 7.手摇计算机 最早的手摇计算机是法国数学家巴斯嘉在1642年制造的。它用一个个齿轮表示数字，以齿轮间的咬合装置实现进位，低位齿轮转十圈，高位齿轮转一圈。后来，经过逐步改进，使它既能做加、减法，又能做乘、除法了，运算的操作更加简捷、快速。 8.电子计算机 随着近代高科技的发展，电子计算机在二十世纪应运而生。它的出现是“人类文明最光辉的成就之一”，标志着“第二次工业革命的开始”。其运算效率和精确度之高，是史无前例的。在此之前，英国数学家桑克斯用了22年的精力，把圆周率π算到小数点后707位，以至在他死后，人们在其墓碑上刻着π的707位数值，表达了对他的毅力和精神的钦佩。
计算工具的发展史 人类最初用手指进行计算。人有两只手，十个手指头，所以，自然而然地习惯用手指记数并采用十进制记数法。用手指进行计算虽然很方便，但计算范围有限，计算结果也无法存储。于是人们用绳子、石子等作为工具来延长手指的计算能力，如中国古书中记载的“上古结绳而治”，拉丁文中“Calculus”的本意是用于计算的小石子。 最原始的人造计算工具是算筹，我国古代劳动人民最先创造和使用了这种简单的计算工具。算筹最早出现在何时，现在已经无法考证，但在春秋战国时期，算筹使用的已经非常普遍了。根据史书的记载，算筹是一根根同样长短和粗细的小棍子，一般长为13～14cm，径粗0.2～0.3cm，多用竹子制成，也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的。算筹采用十进制记数法，有纵式和横式两种摆法，这两种摆法都可以表示1、2、3、4、5、6、7、8、9九个数字，数字0用空位表示，如图2所示。算筹的记数方法为：个位用纵式，十位用横式，百位用纵式，千位用横式，……，这样从右到左，纵横相间，就可以表示任意大的自然数了。 公元前5世纪，中国人发明了算盘，广泛应用于商业贸易中，算盘被认为是最早的计算机，并一直使用至今。算盘在某些方面的运算能力要超过目前的计算机，算盘的方面体现了中国人民的智慧。 17世纪初，欧洲人发明了计算尺，类似的计算尺一直沿用至今。 19世纪初，英国数学家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）研制差分机，专门用于航海和天文计算，在英国政府的支持下，差分机历时10年研制成功，这是最早采用寄存器来存储数据的计算工具，体现了早期程序设计思想的萌芽，使计算工具从手动机械跃入自动机械的新时代。 1832年，巴贝奇开始进行分析机的研究。在分析机的设计中，巴贝奇采用了三个具有现代意义的装置： ⑴存储装置：采用齿轮式装置的寄存器保存数据，既能存储运算数据，又能存储运算结果； ⑵运算装置：从寄存器取出数据进行加、减、乘、除运算，并且乘法是以累次加法来实现，还能根据运算结果的状态改变计算的进程，用现代术语来说，就是条件转移； ⑶控制装置：使用指令自动控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果。 巴贝奇的分析机是可编程计算机的设计蓝图，实际上，我们今天使用的每一台计算机都遵循着巴贝奇的基本设计方案。但是巴贝奇先进的设计思想超越了当时的客观现实，由于当时的机械加工技术还达不到所要求的精度，使得这部以齿轮为元件、以蒸汽为动力的分析机一直到巴贝奇去世也没有完成。 19世纪，法国人制作成功第一台成品计算机，非常的可靠，可以放在桌面上，在后来的90多年间一直在市场上出售。之后，计算工具得到了飞速的发展。 20世纪40年代，也就是1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生。它非常的庞大，真空管的损耗率相当高，几乎每15分钟就可能烧掉一支真空管，操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子，使用上极不方便。这是两位发明人莫奇来和爱克特。 随着科学技术的进步，计算机不断更新。台式电脑，笔记本电脑，还有掌上电脑。目前，速度快的计算机1秒钟能计算几十万亿次，计算工具已完全渗入了人类的活动领域。
计算工具的演变与发展 计算工具是计算时所用的器具或辅助计算的实物。人们从数学产生之日，便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。 中国古代的数学是一种计算数学，当时的人创造了许多独特的计算工具及与工具有关的计算方法。早在公元前5世纪,中国人已开始用算筹作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了两千年。后来，人们发明了算盘，并在15世纪得到普遍采用，取代了算筹。它是在算筹基础上发明的，不但比算筹更加方便实用，把算法口诀化，从而加快了计算速度，还对人类有较强的数学教育功能，因此源用至今，并流传到海外，成为一种国际性的计算工具。 近代的科学发展促进了计算工具的发展,在1671年，发明了一种能作四则运算的手摇计算器，是长1米的大盒子。此后，由于电力技术有了很大的发展，电动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计算器。现在，电子计算器的功能已不止是一种计算工具，它已渗入了人类的活动领域，并改变着整个社会的面貌，使人类社会迈入一个新的阶段。 一、算筹 算筹是我国古代的计算工具。「筹」即小竹棍或小木棍(也有用骨或金属材料制成的)，古人用它来进行计算，称为筹算。用筹算来记数和四则运算很可能在西周时期已经开始了，一直沿用至元代末年。当时的人还能把十进制值制贯穿于筹算之中，凭借十进制值制，把筹算作纵横布置，就可以表示出任意自然数，同时还懂得用空位表示零，使位值完备。 使用算筹进行数值运算，称为筹算法。算筹的最大进步在于设定了数字表示法。一根小木条表示1,4以下的数字是用木条的数目表示，而到了5，则将木条摆放的方向旋转90度，从而又用一根木条表示了5。算筹还有位数之分。表示1、2、3等，只要竖着摆上相应的木条数即可；而到了6、7、8等，则是将一根本条转90度（即横过来）表示5，再加上下方竖摆着的1、2、3根木条来表示即成。到了十位，则是用横摆的1、2、3根木条来表示10、20、30等；而到了60、70、80等，则要先将一根转动90度（即竖起来）表示50，再加上下方横摆的1、2、3根木条来表示。这样，即使是很大的数目，也可以通过在不同位数上摆放不同数目、不同方向的木条来表示，并且可以精确到小数点以后若干位。筹算中的加减可以通过算筹的简单变化体现出来。对于复杂的乘除运算，人们在实践中创造了运算口诀，使它们的变化容易掌握。后来还出现了平方、开方等更为复杂的运算口诀。那时，人类的算术水平已经达到了相当高的程度。算筹最早出现于春秋时代，直到明代才完全为珠算所代替。
四年级数学上册计算工具的发展史教案冀教 版 1、结合教材提供的图文资料，经历了解计算工具演变的过程。 2、认识常用的计算工具，知道计算机在生产生活中的广泛用途。 3、感受计算工具的发展对人们生活的影响，激发学生的科学探求精神。 课前准备：学生调查计算机的知识，计算工具演变课件。教具学具：教师准备七珠算盘和五珠算盘各一个，学生准备一个七珠算盘或一个五珠算盘。教学方案：通用教案个性化教案教学环节教学预设 一、问题情境由我国发明算盘引出本节课的活动内容。然后播放课件资料。师：同学们，拿出大家带来的算盘，知道是干什么用的吗？生1：计算用的。生2：可以计算加减乘除法。师：同学们说的很对。这是我国人民发明的一种计算工具，至今已有600多年的历史了。在过去的生活和计算中，是一种应用很广泛的计算工具。随着科技、经济的迅猛发展，计算工具也在不断更新变化。算盘逐渐退出了计算的舞台，被计算速度更快的计算器所替
代。这节课我们就来一起了解计算工具的演变过程。请同学们看课件资料。 二、计算工具演变 1、师生一起看计算工具演变的资料片。师：请同学们打开书49页。自己阅读49页与50页的内容。看一看从古到今计算工具是如何演变的。阅读完后，在小组内交流。（师巡视） 2、交流学习收获。提出说一说,你知道了什么？计算工具的演变的进程是怎样的问题。组织学生进行讨论。当说到筹算时，教师可进行演示。师：看了资料片，你都知道了些什么？计算工具演变的进程是怎样的？当学生说到用小棍计数，曾发展为很广泛的算筹，成为历史上独具一格的筹算时，教师可强调：古代劳动人民在生产劳动中发明了用算筹计数，算筹是一种像筷子一样的小棒，把算筹摆成各种形状可以表示各种数目。还可以用算筹进行计算，称为“筹算”。并实际操作一下。 三、了解计算机 1、先交流资料片和教材中介绍的内容，使学生初步了解计算机在各个领域的广泛应用。师：我们知道，继算盘之后，计算工具又出现了重大的变革，计算机走进了我们的生活。说到计算机，它的应用非常广泛。谁来给大家简单介绍一下资料片和教材中的内容。 2、组织学生讨论。教材中说一说的两个问题。先讨论第（1）题，再讨论第（2）题。给学生充分交流的空间。师：昨天
计算工具的演变学习资料 计算工具的历史演变过程 在漫长的历史长河中，随着社会的发展和科技的进步，人类进行运算时所运用的工具，也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展变化。这一演变过程，反映了人类认识世界、改造世界的艰辛历程和广阔前景。 现在我们溯本求源，看一看计算工具是怎样演化的： 一、远古时代的计算工具 1. 刻痕计数 是人类最早的数学活动。远古时代,人类在捕鱼、狩猎和采集果实的劳动中，产生了计数的需要。用 2.石块、贝壳计数 原始社会，人类智力低下，当时把石块放进皮袋，或用贝壳串成珠子，用“一一对应”的方法，计算需要计数的物品。 3.结绳计数 就是在长绳上打结记事或计数，这比用石块贝壳方便了许多。 4.手指计数 人类的十个手指是个天生的“计数器”。原始人不穿鞋袜，再加上十个足趾，计数的范围就更大了。至今，有些民族还用“手”表示“五”，用“人”表示“二十”，据推测，“十进制”被广泛运用，很可能与手指计数有关。 二、我国古代 1.算筹计数 利用木、竹、骨制成小棒记数，在我国称为“算筹”。它可以随意移动、摆放，较之上述各种计算工具就更加优越了，因而，沿用的时间较长。刘徽用它把圆周率计算到3.1410，祖冲之更计算到小数点后第七位。在欧洲，后来发展到在木片上刻上条纹，表示债务或税款。劈开后债务双方各存一半，结帐时拼合验证无误，则被认可。 2.算盘 算盘是以圆珠代替“算筹”，并将其连成整体，简化了操作过程，运用时更加得心应手。它起源于中国，元代末年(1366年)陶宗义著《南村辍耕录》中，最
初提到“算盘”一词，并说“拨之则动”。十五世纪《鲁班木经》中，详细记载了算盘的制作方法。 三、计算机的发展 1.手摇计算机 最早的手摇计算机是法国数学家巴斯嘉在1642年制造的。它用一个个齿轮表示数字，以齿轮间的咬合装置实现进位，低位齿轮转十圈，高位齿轮转一圈。后来，经过逐步改进，使它既能做加、减法，又能做乘、除法了，运算的操作更加简捷、快速。 2.电子计算机 随着近代高科技的发展，电子计算机在二十世纪应运而生。它的出现是“人类文明最光辉的成就之一”，其运算效率和精确度之高，是史无前例的。在此之前，英国数学家桑克斯用了22年的精力，把圆周率π算到小数点后707位，以至在他死后，人们在其墓碑上刻着π的707位数值，表达了对他的毅力和精神的钦佩。目前，速度快的计算机 1 秒钟能计算几十万亿次。除了台式电脑，还有笔记本电脑、掌上电脑等等。 一、了解计算工具的演变。（读前面内容） 二、选一种你感兴趣的计算工具，了解它的特点、作用及使用方法等等，并整 理在横线上。 三、算筹是怎么计数的，用小棒摆一摆。 四、复习算盘的各部分名称，在哪里见过人们使用算盘。
计算工具的历史 在漫长的历史长河中，随着社会的发展和科技的进步，人类进行运算时所运用的工具，也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展变化。这一演变过程，反映了人类认识世界、改造世界的艰辛历程和广阔前景。 现在我们溯本求源，看一看计算工具是怎样演化的： 1.石块、贝壳计数 原始社会，人类智力低下，当时把石块放进皮袋，或用贝壳串成珠子，用“一一对应”的方法，计算需要计数的物品。 2.结绳计数 就是在长绳上打结记事或计数，这比用石块贝壳方便了许多。 3.手指计数 人类的十个手指是个天生的“计数器”。原始人不穿鞋袜，再加上十个足趾，计数的范围就更大了。至今，有些民族还用“手”表示“五”，用“人”表示“二十”，据推测，“十进制”被广泛运用，很可能与手指计数有关。 4.小棒计数 利用木、竹、骨制成小棒记数，在我国称为“算筹”。它可以随意移动、摆放，较之上述各种计算工具就更加优越了，因而，沿用的时间较长。刘徽用它把圆周率计算到3.1410，祖冲之更计算到小数点后第七位。在欧洲，后来发展到在木
片上刻上条纹，表示债务或税款。劈开后债务双方各存一半，结帐时拼合验证无误，则被认可。 5.珠算 珠算是以圆珠代替“算筹”，并将其连成整体，简化了操作过程，运用时更加得心应手。它起源于中国，元代末年(1366年)陶宗义著《南村辍耕录》中，最初提到“算盘”一词，并说“拨之则动”。十五世纪《鲁班木经》中，详细记载了算盘的制作方法。 到了现代，一种新型的电子算盘已经问世，它把算盘与电子计算器的长处集为一体，是一种中外结合的新型计算工具。 6.计算尺 公元1520年，英国人甘特发明了计算尺，运用到一些特殊的运算中，快速、省时。 7.手摇计算机 最早的手摇计算机是法国数学家巴斯嘉在1642年制造的。它用一个个齿轮表示数字，以齿轮间的咬合装置实现进位，低位齿轮转十圈，高位齿轮转一圈。后来，经过逐步改进，使它既能做加、减法，又能做乘、除法了，运算的操作更加简捷、快速。 8.电子计算机 随着近代高科技的发展，电子计算机在二十世纪应运而生。它的出现是“人类文明最光辉的成就之一”，标志着“第二
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/bb79710.html, 计算工具的发展史 作者： 来源：《小天使·五年级语数英综合》2012年第05期 在漫长的历史长河中，随着社会的发展和科技的进步，人类进行运算时所运用的工具，也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展变化。这一演变过程，反映了人类认识世界、改造世界的艰辛历程和广阔前景。 现在我们溯本求源，看一看计算工具是怎样演化的： 1.石块、贝壳计数 在原始社会，人类进行计算的方法很简单，把石块放进皮袋或将贝壳串成珠子，用“一一对应”的方法，计算出需要计数的物品。 2.结绳计数 就是在长绳上打结记事或计数，这比用石块、贝壳方便多了。 3.手指计数 人类的十个手指是天生的“计数器”。原始人不穿鞋袜，再加上十个脚趾，计数的范围就更大了。至今，有些民族还用“手”表示“五”，用“人”表示“二十”，据推测，“十进制”被广泛运用，很可能与手指计数有关。 4.小棒计数 利用木、竹、骨制成小棒计数，在我国称为“算筹”。它可以随意移动、摆放，与上述各种计算工具比较起来就更加优越了，因此，沿用的时间也较长。刘徽用它把圆周率计算到了 3.1416，祖冲之则计算到了小数点后第七位。后来，在欧洲发展到在木片上刻条纹，表示债务或税款。劈开后债务双方各存一半，结账时拼合验证无误，则被认可。 5.珠算 珠算是以圆珠代替“算筹”，并将其连成整体，简化了操作过程，运用起来更加得心应手。它起源于中国，元代末年陶宗义写的《南村辍耕录》中，最初提到“算盘”一词，并说“拨之则动”。十五世纪《鲁班木经》中，详细记载了算盘的制作方法。到了现代，一种新型的电子算盘已经问世，它把算盘与电子计算器的长处集为一体，是一种中外结合的新型计算工具。
计算工具的发展史教学设计 教学内容：冀教版《数学》四年级上册49—51页。 教学目标： 1．结合教材提供的图文资料，经历了解计算工具演变的过程。 2．认识常用的计算工具，知道计算机在生产生活中的广泛用途。 3．感受计算工具的发展对人们生活的影响，激发学生的科学探求精神。 课前准备：学生调查计算机的知识，计算工具演变课件。 教具学具：教师准备七珠算盘和五珠算盘各一个，学生准备一个七珠算盘或一个五珠算盘。 教学方案：
内容。看一看从古到今计算工具是如何演变的。 阅读完后，在小组内交流。（师巡视） 2．交流学习收获。提出说一说,你知道了什么？计算工具的演变的进程是怎样的问题。组织学生进行讨论。当说到筹算时，教师可进行演示。 师：看了资料片，你都知道了些什么？计算工具演变的进程是怎样的？ 当学生说到用小棍计数，曾发展为很广泛的算筹，成为历史上独具一格的筹算时，教师可强调：古代劳动人民在生产劳动中发明了用算筹计数，算筹是一种像筷子一样的小棒，把算筹摆成各种形状可以表示各种数目。还可以用算筹进行计算，称为“筹算”。并实际操作一下。 三、了解计算机 1．先交流资料片和教材中介绍的内容，使学生初步了解计算机在各个领域的广泛应用。 师：我们知道，继算盘之后，计算工具又出现了重大的变革，计算机走进了我们的生活。说到计算机，它的应用非常广泛。谁来给大家简单介绍一下资料片和教材中的内容。 2．组织学生讨论。 教材中说一说的两个问题。先讨论第（1）题，再讨论第（2）题。给学生充分交流的空间。 师：昨天我们布置了调查有关计算机知识的作业，除了刚才我们谈到的计算机的广泛应用，你还知道哪些关于计算机的知识？ 学生可能会谈到有关计算机其他方面的知识，如：种类、计算速度等。 四、了解珠算 1．教师谈话，使学生了 解算盘是我国劳动人民创造的一种简便的计算工具。它曾经在生活中广泛应用，激发学生热爱祖国的情感。 师：你利用计算机做过哪些事情？ 学生可能会说到网络学习、游戏等。 师：刚才同学们谈到利用计算机可以做许多事情。那在生活或学习中你用过算盘吗？算盘是我国劳动人民创造的
For personal use only in study and research; not for commercial use 计算工具的历史演变过程 在漫长的历史长河中，随着社会的发展和科技的进步，人 类进行运算时所运用的工具，也经历了由简单到复杂，由低级向高级的发展变化。这一演变过程，反映了人类认识世界、改造世 界的艰辛历程和广阔前景。 现在我们溯本求源，看一看计算工具是怎样演化的： 1.石块、贝壳计数 原始社会，人类智力低下，当时把石块放进皮袋，或用贝壳 串成珠子，用“一一对应”的方法，计算需要计数的物品。 2.结绳计数 就是在长绳上打结记事或计数，这比用石块贝壳方便了许 多。 3.手指计数 人类的十个手指是个天生的“计数器”。原始人不穿鞋袜， 再加上十个足趾，计数的范围就更大了。至今，有些民族还用 “手”表示“五”，用“人”表示“二十”，据推测，“十进制”被广泛运用，很可能与手指计数有关。 4.小棒计数 利用木、竹、骨制成小棒记数，在我国称为“算筹”。它可 以随意移动、摆放，较之上述各种计算工具就更加优越了，因而，
沿用的时间较长。刘徽用它把圆周率计算到 3.1410，祖冲之更计算到小数点后第七位。在欧洲，后来发展到在木片上刻上条纹，表示债务或税款。劈开后债务双方各存一半，结帐时拼合验证无误，则被认可。 5.珠算 珠算是以圆珠代替“算筹”，并将其连成整体，简化了操作过程，运用时更加得心应手。它起源于中国，元代末年(1366年)陶宗义著《南村辍耕录》中，最初提到“算盘”一词，并说“拨 之则动”。十五世纪《鲁班木经》中，详细记载了算盘的制作方法。 到了现代，一种新型的电子算盘已经问世，它把算盘与电子计算器的长处集为一体，是一种中外结合的新型计算工具。 6.计算尺 公元1520年，英国人甘特发明了计算尺，运用到一些特殊 的运算中，快速、省时。 7.手摇计算机 最早的手摇计算机是法国数学家巴斯嘉在1642年制造的。它用一个个齿轮表示数字，以齿轮间的咬合装置实现进位，低位齿轮转十圈，高位齿轮转一圈。后来，经过逐步改进，使它既能 做加、减法，又能做乘、除法了，运算的操作更加简捷、快速。 8.电子计算机 随着近代高科技的发展，电子计算机在二十世纪应运而生。 它的出现是“人类文明最光辉的成就之一”，标志着“第二次工业革命的开始”。其运算效率和精确度之高，是史无前例的。在 此之前，英国数学家桑克斯用了22年的精力，把圆周率π算到
计算工具发展简
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计算工具的发展简史 现在我们所说的计算机，其全称是通用电子数字计算机，“通用”是指计算机可服务于多种用途，“电子”是指计算机是一种电子设备，“数字”是指在计算机内部一切信息均用0和1的编码来表示。计算机的出现是20世纪最卓越的成就之一，计算机的广泛应用极大地促进了生产力的发展。 自古以来，人类就在不断地发明和改进计算工具，从古老的“结绳记事”，到算盘、计算尺、差分机，直到1946年第一台电子计算机诞生，计算工具经历了从简单到复杂、从低级到高级、从手动到自动的发展过程，而且还在不断发展。回顾计算工具的发展历史，从中可以得到许多有益的启示。 1. 手动式计算工具 人类最初用手指进行计算。人有两只手，十个手指头，所以，自然而然地习惯用手指记数并采用十进制记数法。用手指进行计算虽然很方便，但计算范围有限，计算结果也无法存储。于是人们用绳子、石子等作为工具来延长手指的计算能力，如中国古书中记载的“上古结绳而治”，拉丁文中“Calculus”的本意是用于计算的小石子。 最原始的人造计算工具是算筹，我国古代劳动人民最先创造和使用了这种简单的计算工具。算筹最早出现在何时，现在已经无法考证，但在春秋战国时期，算筹使用的已经非常普遍了。根据史书的记载，算筹是一根根同样长短和粗细的小棍子，一般长为13～14cm，径粗0.2～0.3cm，多用竹子制成，也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的，如图1所示。算筹采用十进制记数法，有纵式和横式两种摆法，这两种摆法都可以表示1、2、3、4、5、6、7、8、9九个数字，数字0用空位表示，如图2所示。算筹的记数方法为：个位用纵式，十位用横式，百位用纵式，千位用横式，……，这样从右到左，纵横相间，就可以表示任意大的自然数了。 图1 算筹图2 算筹的摆法 图3 算盘图4 纳皮尔算筹 计算工具发展史上的第一次重大改革是算盘，也是我国古代劳动人民首先创造和使用的。算盘由算筹演变而来，并且和算筹并存竞争了一个时期，终于在元代后期取代了算筹。算盘轻巧灵活、携带方便，应用极为广泛，先后流传到日本、朝鲜和东南亚等国家，后来又传入西方。算盘采用十进制记数法并有一整套计算口诀，例如“三下五除二”、“七上八下”等，这是最早的体系化算法。算盘能够进行基本的算术运算，是公认的最早使用的计算工具。 1617年，英国数学家约翰·纳皮尔（John Napier）发明了Napier乘除器，也称Napier 算筹，如图4所示。Napier算筹由十根长条状的木棍组成，每根木棍的表面雕刻着一位数字的乘法表，右边第一根木棍是固定的，其余木棍可以根据计算的需要进行拼合和调换位置。Napier算筹可以用加法和一位数乘法代替多位数乘法，也可以用除数为一位数的除法和减法代替多位数除法，从而大大简化了数值计算过程。 1621年，英国数学家威廉·奥特雷德（William Oughtred）根据对数原理发明了圆形计算尺，也称对数计算尺。对数计算尺在两个圆盘的边缘标注对数刻度，然后让它们相对转动，就可以基于对数原理用加减运算来实现乘除运算。17世纪中期，对数计算尺改进为尺座和在尺座内部移动的滑尺。18世纪末，发明蒸汽机的瓦特独具匠心，在尺座上添置了一个滑
计算器的起源和发展 最早的计算工具，例如：奇普（Quipu或khipu）是古代印加人的一种结绳记事的方法，用来计数或者记录历史。它是由许多颜色的绳结编成的。 还有古希腊人的安提凯希拉装置，中国的算盘等。中国古代最早采用的一种计算工具叫筹策，又被叫做算筹。这种算筹多用竹子制成，也有用木头，兽骨充当材料的。约二百七十枚一束，放在布袋里可随身携带。直到今天仍在使用的珠算盘，是中国古代计算工具领域中的另一项发明，明代时的珠算盘已经与现代的珠算盘几乎相同。 17世纪初，西方国家的计算工具有了较大的发展，英国数学家纳皮尔发明的"纳皮尔算筹"，英国牧师奥却德发明了计圆柱型对数算尺，这种计算尺不仅能做加减乘除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数，指数函数和对数函数，这些计算工具不仅带动了计算器的发展，也为现代计算器发展奠定了良好的基础，成为现代社会应用广泛的计算工具。 1642年，年仅19岁的法国伟大科学家帕斯卡（Pascaline）发明了第一部机械式计算器，在他的计算器中有一些互相联锁的齿轮，一个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位，人们可以像拨电话号码盘那样，把数字拨进去，计算结果就会出现在另一个窗口中，但是只能做加减计算。1694年，莱布尼兹（Leibniz）在德国将其改进成可以进行乘除的计算。此后，一直要到20世纪50年代末才有电子计算器的出现。 根据表现形式分类： 1.实物计算器，此类计算器一般是手持式计算器，便于携带，使用也较方便，但一般情况下，功能较简单，也不太方便进行功能升级。也有少部功能强大的图形式手持计算器，但由于价格最贵，在平板电脑与智能手机普及的情况下，不建议购买最贵的多功能手持计算器。 2.软件形式的Calculator。此类Calculator以软件存在，能在PC电脑或者智能手机，平板电脑上使用。此类Calculator功能多，功能可以通过软件升级进行扩展。随着平板与智能手机有普及，软件形式的Calculator的应用会越来越多，最终有望取代传统的手持式Calculator。 Windows操作系统都自带计算器软件程序，其中科学型计算器如下图所示： “科学型”用于进行统计计算和科学计算，还可以用于进行不同进制数的转换。基本功能如下表所示：