微型计算机的发展历史
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计算机发展史1943-1946年美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台计算机ENIAC(Electronic Numerical In )计算机的起源计算机的发展史(计算机发展的四个时代)第一代:电子管计算机时代(从1946年底一台计算机ENIAC研制成功到20实际50年代后期)(ENIAC两位设计者—莫契利和埃克特)主要特点●逻辑元件——电子管●主存——磁鼓●辅存——磁带●软件——机器语言、符号语言●应用——科学计算主要成就1)数字电子计算机的出现,揭开了人类历史新篇章。
2)1946年6月,美国数学家、普林斯顿大学教授约翰·冯·诺依曼(John Von Neumann)提出了“存储程序”的概念以及计算机组成和框架,奠定了现代计算机组成与工作原理基础第二代:晶体管计算机时代(从20世纪50年代中期到60年代后期)晶体管三位发明人威廉·肖克利约翰·巴丁沃尔特·布拉坦主要特点●逻辑元件——晶体管●主存——磁芯●辅存——磁盘●软件——高级程序设计语言、操作系统●应用——除科学计算外,已应用于数据处理、过程控制主要成就首次将晶体管用于计算机,使计算机缩小了体积,减低了功耗,提高了速度和可靠性。
发明了高级语言。
首次提出了计算机的兼容问题,包括硬件兼容和软件兼容。
第三代:集成电路计算机时代(从20世纪60年代中期到70年代前期)主要特点●逻辑元件——集成电路●主存——半导体●辅存——磁盘●软件——高级程序设计语言、操作系统●应用——科学计算、数据处理、过程控制主要成就IBM公司首次提出了系列机的概念,圆满地解决了计算机兼容的问题,典型代表是IBM360系列机。
控制器设计使用微程序控制技术,使控制器的设计规整化。
结构化程序设计思想成熟,软硬件设计标准化。
第四代:大规模及超大规模集成电路计算机时代(从20世纪前期开始至今)第一台微型机:Altair 88001975年4月,微型仪器与自动测量系统公司(MITS)推出了首台通用型Altair 8800,售价375美元,带有1KB存储器,这是世界上第一台微型计算机主要特点●逻辑元件——大规模/超大规模集成电路(LSI/VLSI)●主存—— LSI/VLSI半导体芯片●辅存——磁盘、光盘●软件——高级程序设计语言、操作系统●应用——科学计算、数据处理、过程控制,并进入以计算机网络为特征的应用时代。
计算机的发展历史如下:
1.电子管数字机(1946—1958年)
第一代计算机基于真空电子管,特点是体积庞大、功耗高、可靠性差、运算速度低。
美国宾夕法尼亚大学的艾克特和莫齐利拉开了计算机时代的序幕。
2.晶体管数字机(1958—1964年)
第二代计算机基于晶体管,特点是体积缩小、能力增强,可靠性大为提高。
晶体管数字机的发展得益于晶体管、磁芯存储器、磁带、磁盘等硬件的发明及应用。
3.中小规模集成电路数字机(1964—1971年)
第三代计算机基于中小规模集成电路,特点是电路集成度进一步提高,功耗进一步降低,运算速度增加,能力得到大幅提升。
集成电路数字机的发展得益于集成电路的发明和集成度的提高。
4.大规模集成电路数字机(1971—2008年)
第四代计算机基于大规模和超大规模集成电路,特点是电路集成度大大提高,功耗进一步降低,价格进一步降低,运算速度大幅提升,能力得到更大的提升。
此时期计算机的发展表现出多元化趋势,出现了小型计算机、微型计算机、服务器、工作站等,软件也越来越丰富。
5.极大规模集成电路计算机(2008年—)
第五代计算机基于极大规模集成电路,特点是运算速度和存储容量大幅增加,价格大幅降低。
此时期计算机的发展表现出多元化趋势,出现了云计算、大数据、人工智能等概念,软件也越来越丰富。
总之,计算机的发展历史经历了电子管数字机、晶体管数字机、中小规模集成电路数字机、大规模集成电路数字机和极大规模集成电路计算机等五个阶段。
计算机硬件和软件技术不断创新和发展,推动着计算机技术的不断进步和应用范围的扩大。
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一、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。
英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出一个设想,每次完成一次算术运算将发展为自动完成某个特定的完整运算过程。
1884年,巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。
这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏型,但限于当时的技术条件而未能实现。
巴贝奇的设想提出以后的一百多年期间,电磁学、电工学、电子学不断取得重大进展,在元件、器件方面接连发明了真空二极管和真空三极管;在系统技术方面,相继发明了无线电报、电视和雷达……。
所有这些成就为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。
与此同时,数学、物理也相应地蓬勃发展。
到了20世纪30年代,物理学的各个领域经历着定量化的阶段,描述各种物理过程的数学方程,其中有的用经典的分析方法已根难解决。
于是,数值分析受到了重视,研究出各种数值积分,数值微分,以及微分方程数值解法,把计算过程归结为巨量的基本运算,从而奠定了现代计算机的数值算法基础。
20世纪以后,德国、美国、英国部在进行计算机的开拓工作,几乎同时开始了机电式计算机和电子计算机的研究。
德国的朱赛最先采用电气元件制造计算机。
电子计算机的开拓过程,经历了从制作部件到整机从专用机到通用机、从“外加式程序”到“存储程序”的演变。
1938年,美籍保加利亚学者阿塔纳索夫首先制成了电子计算机的运算部件。
1943年,英国外交部通信处制成了“巨人”电子计算机。
这是一种专用的密码分析机,在第二次世界大战中得到了应用。
1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC),最初也专门用于火炮弹道计算,后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。
计算机及其发展史概述人类所使用的计算工具是随着生产的发展和社会的进步,从简单到复杂、从低级到高级的发展过程,计算工具相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。
1946年,世界上第一台电子数字计算机(ENIAC)在美国诞生。
这台计算机共用了18000多个电于管组成,占地170m2,总重量为30t,耗电140kw,运算速度达到每秒能进行5000次加法、300次乘法。
从计算机的发展趁势看,大约2010年前美国就可以研制出千万亿次计算机。
电子计算机在短短的50多年里经过了电子管、晶体管、集成电路(IC)和超大规模集成电路(VLSI)四个阶段的发展,使计算机的体积越来越小,功能越来越强,价格越来越低,应用越来越广泛,目前正朝智能化(第五代)计算机方向发展。
从历史上看,计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段,例如从"结绳记事"中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。
它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,同时也启发了电子计算机的研制和设计思路。
1889年,美国科学家赫尔曼·何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机,用以储存计算资料。
1930年,美国科学家范内瓦·布什造出世界上首台模拟电子计算机。
1946年6月美籍匈牙利科学家冯诺依曼教授发表了"电子计算机装置逻辑结构初探"的论文。
并设计出了第一台"存储程序"计算机EDVAC(埃德瓦克),即离散变量自动电子计算机(The Electronic Discrete Variable Automatic Computer).这种结构的计算机为现代计算机体系结构奠定了基础,成为"冯诺依曼体系结构",主要特点是:(1)采用二进制0和1直接模拟开关电路通、断两种状态,用于表示数据或计算机指令。
(2)把指令存储在计算机内部,且能自动执行指令。
计算机发展历史的四个阶段互联网时代已经到来了,小编推荐你不可不知的计算机发展历史的四个阶段,让你更加了解计算机。
世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学研制成功,它的名称叫ENIAC(埃尼阿克),是电子数值积分式计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。
它使用了17468个真空电子管,耗电174千瓦,占地170平方米,重达30吨,每秒钟可进行5000次加法运算。
虽然它还比不上今天最普通的一台微型计算机,但在当时它已是运算速度的绝对冠军,并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。
以圆周率(π)的计算为例,中国的古代科学家祖冲之利用算筹,耗费15年心血,才把圆周率计算到小数点后7位数。
一千多年后,英国人香克斯以毕生精力计算圆周率,才计算到小数点后707位。
而使用ENIAC进行计算,仅用了40秒就达到了这个记录,还发现香克斯的计算中,第528位是错误的。
ENIAC奠定了电子计算机的发展基础,在计算机发展史上具有划时代的意义,它的问世标志着电子计算机时代的到来。
ENIAC诞生后,数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论,主要有两点:其一是电子计算机应该以二进制为运算基础,其二是电子计算机应采用"存储程序"方式工作,并且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成:运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。
冯·诺依曼的这些理论的提出,解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题,对后来计算机的发展起到了决定性的作用。
直至今天,绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。
ENIAC诞生后短短的几十年间,计算机的发展突飞猛进。
主要电子器件相继使用了真空电子管,晶体管,中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路,引起计算机的几次更新换代。
每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小,功能大大增强,应用领域进一步拓宽。
微型计算机的发展历史可以大致分为四个阶段:
1. 第一阶段:电子管计算机(1946~1957年)。
这个阶段的计算机采用电子管作为基本逻辑部件,体积大,耗电量大,寿命短,可靠性大,成本高。
2. 第二阶段:晶体管计算机(1958~1964年)。
这个阶段的计算机采用晶体管制作基本逻辑部件,体积减小,重量减轻,能耗降低,成本下降,计算机的可靠性和运算速度均得到提高。
3. 第三阶段:集成电路计算机(1965~1969年)。
这个阶段的计算机采用中、小规模集成电路制作各种逻辑部件,从而使计算机体积小,重量更轻,耗电更省,寿命更长,成本更低,运算速度有了更大的提高。
4. 第四阶段:大规模、超大规模集成电路计算机(1970年至今)。
从1970年代开始,随着复杂的半导体以及通信技术的发展,集成电路的研究、发展也逐步展开。
在这个阶段,计算机不仅能进行精确计算,还具有逻辑运算功能,能对信息进行比较和判断。
计算机发展史1.前言计算机由机械技术向电子技术以及生物技术、智能技术的转变,为我们的生活带来了巨大的变化。
计算机已经拥有了60年的发展历程,共经历了5个重要的发展阶段,将在不久的未来经历第六个发展阶段。
2.计算机发展历史(1)电子管计算机(1946-1958年)用阴极射线管或汞延尺线作主存储器,外存主要使用纸带、卡片等,程序设计主要使用机器指令或符号指令,应用邻域主要是科学计算。
(2)晶体管计算机(1958-1964年)主存储器均采用磁蕊存储器,磁鼓和磁盘开始用作主要的外存储器,程序设计使用了更接近于人类自然语言的高级程序设计语言,计算机的应用领域也从科学计算扩展到了事务处理,工程设计等各个方面。
(3)小规模集成电路计算机(1964-1971年)半导体存储器逐步取代了磁芯存储器的主存储地位,磁盘成了不可缺少的辅助存储器,计算机也进入了产品标准化、模块化、系列化的发展时期,使计算机使用效率明显提高。
(4)大规模集成电路(1972年-至今)大规模、超大规模集成电路应用的一个直接结果是微处理器和微型计算机的诞生。
微处理器自1971年诞生以来几乎每隔二至三年就要更新换代,以高档微处理器为核心构成的高档微型计算机系统已达到和超过了传统超极小型计算机水平,其运算速度可以达到每秒数亿次。
由于微型计算机体积小、功耗低、其性能价格比占有很大优势,因而得到了广泛的应用。
(5)人工智能计算机——神经计算机。
其特点是可以实现分布式联想记忆。
并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。
它是一种有知识、会学习、能推理的计算机,具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力,并且具有说话的能力,使人机能够用自然语言直接对话,它可以利用已有的和不断学习到的知识,进行思维、联想、推理,并得出结论,能解决复杂问题,具有汇集、记忆、检索有关知识的能力。
3.计算机发展前景展望计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。
计算发展如此之快,计算机界据此总结出了“摩尔法则”,该法则认为每18个月左右计算机性能就会提高一倍。
计算机发展史简介计算机是在机器和人之间进行信息处理的设备,虽然计算机发展史可以追溯到古代,比如古希腊的阴影时钟、巴比伦的太阳钟等,但是现代的计算机发展是从机械计算机到电子计算机,再到今天的微型计算机、互联网、移动设备等逐步发展而来的。
本文将以时间顺序来介绍计算机发展的历程。
一、机械计算机(1642-1890)在机械计算机出现之前,人们只能手工计算,这种计算方法非常耗时间,也容易出错。
因此,机械计算机的出现有着重要的历史意义。
1、帕斯卡计算器(1642)法国科学家帕斯卡设计的帕斯卡计算器是一种早期的机械计算机,它可以进行加、减、乘、除的计算,并且自带进位和借位。
2、莱布尼茨计算器(1673)德国计算机科学的先驱莱布尼茨设计了一种型号小巧、结构简单的计算器,能够进行四则运算和函数计算。
3、雅卡尔多计算器(1820)法国工程师比泽尔发明了一种能进行乘、除、开平方、立方等乘除运算的雅卡尔多计算器,这种计算器在当时曾创下了计算速度之最。
二、电子计算机(1937-1945)电子计算机是指利用电子元件进行信息处理的计算机,不同于机械计算机,电子计算机具有高度的可编程性、大规模并行、计算速度快等特点,因此逐渐取代了机械计算机。
1、Atanasoff-Berry计算机(1937)美国物理学家阿塔纳索夫和工程师贝瑞发明了Atanasoff-Berry计算机,它是一种电子计算机,利用了二进制和光电传输的原理,可以进行基本的计算,但是它还没有被广泛应用。
2、冯·诺伊曼体系结构(1945)1945年,冯·诺伊曼提出了一种计算机的设计方案,将存储器和运算器分离开来,这种计算机被称之为是最早的存储程序计算机,这一设计方案至今仍然是计算机体系结构的基础。
3、恩尼阿克计算机(1945)美国宾州大学的工程师冯·恩尼阿克设计了一种巨型的电子计算机,叫做恩尼阿克计算机,它占地约1800平方英尺,重达30吨,可以完成复杂的数学运算。
第1章绪论1.1 计算机的基本知识1.1.1 计算机的历史在电子计算机出现后短短的半个多世纪里,计算机技术发展飞速,正迅速渗透到社会的各个领域之中,并逐步进入家庭,成为一个国家现代化的重要标志之一。
计算机的应用范围由窄到广,功能越来越强,技术越来越完善。
它经过了四个重要的历史阶段,成为人类处理信息必不可少的工具之一。
四个阶段的特点具体如表1-1所示。
表1-1计算机的发展阶段起止年代主要元件主要元件图例运算速度/次/秒特点与应用领域第一代20世纪40年代末至50年代末电子管5千~1万计算机发展的初级阶段,体积巨大,运算速度较低,耗电量大,存储容量小。
主要用来进行科学计算第二代20世纪50年代末至60年代末晶体管几万~几十万体积减小,耗电较少,运算速度较高,价格下降,不仅用于科学计算,还用于数据处理和事务处理,并逐渐用于工业控制第三代20世纪60年代中期开始中、小规模集成电路几十万~几百万体积、功耗进一步减小,可靠性及速度进一步提高。
应用领域进一步拓展到文字处理、企业管理、自动控制、城市交通管理等方面J ava2 计算机维护技术第四代20世纪70年代初开始大规模和超大规模集成电路几千万~几百亿性能大幅度提高,价格大幅度下降,广泛应用于社会生活的各个领域,进入办公室和家庭。
在办公自动化、电子编辑排版、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统等领域中大显身手目前,正在研究的智能计算机是一种具有类似人的思维能力,能“说”、“看”、“听”、“想”和“做”,能替代人的一些体力劳动和脑力劳动的计算机。
不久的将来,还会出现速度更快、功能更强、更接近于人脑的光子计算机和生物计算机。
总而言之,现代计算机的发展正朝着巨型化或微型化的方向发展,计算机的信息传输和应用正朝着网络化、智能化的方向发展,并越来越广泛地应用于我们的工作、生活、学习中,对社会和生活将有不可估量的影响。
1.1.2 计算机的分类从不同的角度,计算机可以划分成不同的类型。
中国计算机历史发展历程中国计算机历史发展历程计算机是人类历史上最为重要的发明之一,对现代社会的各个领域都产生了深远的影响。
在中国,计算机的发展历程也非常的丰富和独特。
下面将分步骤阐述中国计算机历史发展的主要时间节点和主要研究成果。
一、20世纪50年代到60年代初期:从万能计算机到电子计算机20世纪50年代是中国计算机发展的起点,当时中国还处于基础设施建设的初级阶段,计算机应用也相当落后。
但由于国家的需要,中国在科学技术领域积极探索,开始了计算机研究的历程。
这个时期,我国科学家成功研制出了“万能计算机”,使中国成为世界上第四个掌握通用计算能力的国家。
60年代末期,中国开始进入电子计算机时代。
1964年,中国的第一台电子计算机CJ-1成功研制并问世。
CJ-1是采用三极管等二极管组成的逻辑电路,电子计算机的新时代因此开始了。
二、20世纪70年代:启示中国计算机产业的发展20世纪70年代是中国计算机发展的一个关键时期,是计算机产业的滋生时期。
中国政府开始注重技术人才的培养,鼓励各地科研单位联手合作。
1970年,中国研制出了第一台16位计算机——“新华”16位计算机。
随后,1972年,科学家们又成功研制出了国内第一台半导体微型计算机——“鲁迅一号”。
三、20世纪80年代:中国计算机业的建立和长足发展20世纪80年代,是中国计算机业发展的重要历程。
1980年,中国在全国范围内启动了计算机教育,电子计算机在各个领域得到广泛应用,计算机产业正式迈入快速发展的黄金时期。
1983年,首台商用计算机——“济南计算机工作站”在山东济南诞生,标志着我国的计算机产业正式进入市场化运作阶段。
随后,1986年,中国在华为技术有限公司的技术支持下成功自主研制出国产计算机——“银河Ⅰ”。
四、20世纪90年代到21世纪初期:中国计算机业的跨越式发展20世纪90年代至21世纪初期,是中国计算机业跨越式发展的时期。
计算机产业规模逐渐壮大,重要领域的科学技术水平不断提高。
微处理器的发展历史第一代:1971-1973年字长(4/8)典型产品:Intel 4004、4040, Intel8008Intel公司研制出MCS4微型计算机(CPU为4040,4位机)。
1971年,第一台微处理机4004由英特尔公司研制成功。
第二代:1974-1977年字长(8)典型产品:Intel8086,Motorola 6800,Zilog Z-80,Rockwell 6502 微型计算机的发展和改进阶段。
1975年,ATARI——8800微电脑问世。
1977年,柯莫道尔公司宣称全组合微电脑PET——2001研制成功。
1977年,TRS——80微电脑诞生。
1977年,苹果——II型微电脑诞生。
第三代:1978-1984年字长(16)典型产品:Intel 8086、8088、80186、8286,Motorola MC68000 16位微型计算机的发展阶段微型计算机代表产品是IBM-PC(CPU为8086)。
本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型计算机。
1979年,夏普公司宣布制成第一台手提式微电脑。
1982年,微电脑开始普及,大量进入学校和家庭。
1984年1月: Apple 的Macintosh发布。
基于Motorola 68000微处理器。
可以寻址16M。
第四代:1985-1991年字长(32)典型产品:Intel90386、80486,Motorola 68020、MC68030、68040,Z8000032位微型计算机的发展阶段Intel公司推出了Pentium或称P5(中文译名为“奔腾”)的微处理器,它具有64位的内部数据通道。
1985年10月17日: 80386 DX推出。
时钟频率到达33MHz,可寻址1GB内存。
比286更多的指令。
每秒6百万条指令,集成275000个晶体管。
1987: Macintosh II发布,基于Motorola 68020处理器。
简述计算机的发展历史
20世纪40年代前:第一台电子数字计算机发明,诞生了现代计算机的雏形。
1950 年代:计算机技术改变了研究、技术、商业等所有领域,被应用的范围日渐扩大。
1960年代:计算机系统架构开启第一代,能模拟和处理计算机语言,以及第一台基于微处理器技术的PC诞生了。
1970年代:第二代计算机系统架构出现,网络通讯技术大行其道,第一台微型计算机诞生,计算机的功能更多更强。
1980年代:革命性的微处理器技术出现,计算机应用不断added_function 到不同业务领域,计算机用户群逐步增加。
1990年以后:超级计算机的发展,嵌入式技术、并行计算技术和虚拟现实技术的推出,人机交互技术的应用和大数据分析技术的发展等极大改变了研究、商业、生活中计算机的应用。
计算机发展历史阶段简述一、计算机模型——图灵机1936年,英国数学家阿兰・麦席森・图灵(1912-1954年)提出了一种抽象的计算模型——图灵机( Turing machine)。
图灵机,又称图灵计算机,即将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象,由一个虚拟的机器替代人类进行数学运算。
所谓的图灵机就是指一个抽象的机器,它有一条无限长的纸带,纸带分成了一个一个的小方格,每个方格有不同的颜色。
有一个机器头在纸带上移来移去。
机器头有一组内部状态,还有一些固定的程序。
在每个时刻,机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息,然后结合自己的内部状态查找程序表,根据程序输出信息到纸带方格上,并转换自己的内部状态,然后进行移动。
图灵机二、世界第一台计算机世界上第一台电子计算机是由美国爱荷华州立大学的约翰· 文森特·阿塔纳索夫(John Vincent Atanasoff)教授和他的研究生克利福特·贝瑞(Clifford Berry)先生在1937年至1941年间开发的"阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff-Berry Computer,简称ABC)"。
这台计算机是电子与电器的结合,电路系统中装有300个电子真空管执行数字计算与逻辑运算,机器使用电容器来进行数值存储,数据输入采用打孔读卡方法,还采用了二进位制。
因此,ABC的设计中已经包含了现代计算机中四个最重要的基本概念,从这个角度来说它是一台真正现代意义上的电子计算机。
在国内的绝大部分媒体上都会出现世界上第一台电子计算机是上世纪1946年由美国人毛克利(John Mauchly)发明的ENIAC文字记载,在维基百科()上你只要输入"John Vincent Atanasoff"或"Atanasoff–Berry Computer"就可以找到"约翰·文森特·阿塔纳索夫"教授的生平和"阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff-Berry Computer)"的发明过程,在Google中搜索"Atanasoff–Berry Computer"也会有四万多条检索结果,在美国爱荷华州立大学的网站上有更详细的介绍(/)。
微型计算机的发展历史、现状及前景摘要自1981年美国IBM公司推出了第一代微型计算机IBM-PC/XT以来,以微处理器为核心的微型计算机便以其执行结果精确、处理速度快捷、小型、廉价、可靠性高、灵活性大等特点迅速进入社会各个领域,且技术不断更新、产品不断换代,先后经历了80286、80386、80486乃至当前的80586(Pentium)微处理器芯片阶段,并从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频和视频等多种信息在内的强大多媒体工具。
如今的微型计算机产品无论从运算速度、多媒体功能、软硬件支持性以及易用性方面都比早期产品有了很大的飞跃,便携式计算机更是以小巧、轻便、无线联网等优势受到了越来越多的移动办公人士的喜爱,一直保持着高速发展的态势。
关键词:微型计算机现状发展一微型计算机的发展历史第一台微型计算机——1974年,罗伯茨用8080微处理器装配了一种专供业余爱好者试验用的计算机“牛郎星”(Altair)。
第一台真正的微型计算机——1976年,乔布斯和沃兹尼克设计成功了他们的第一台微型计算机,装在一个木盒子里,它有一块较大的电路板,8KB的存储器,能发声,且可以显示高分辨率图形。
1977年,沃兹尼克设计了世界上第一台真正的个人计算机——AppleⅡ,并“追认”他们在“家酿计算机俱乐部”展示的那台机器为AppleⅠ。
1978年初,他们又为AppleⅡ增加了磁盘驱动器。
从微型计算机的档次来划分,它的发展阶段又可以分为以下几个阶段:第一代微机——第一代PC机以IBM公司的IBM PC/XT机为代表,CPU是8088,诞生于1981年,如图1-3所示。
后来出现了许多兼容机。
第二代微机——IBM公司于1985年推出的IBM PC/AT标志着第二代PC机的诞生。
它采用80286为CPU,其数据处理和存储管理能力都大大提高。
第三代微机——1987年,Intel公司推出了80386微处理器。
386又进一机器,称为该档次的微机,如386DX。
第四代微机——1989年,Intel公司推出了80486微处理器。
486也分为SX和DX两档,即486SX、486DX。
486档次的微机也已很少使用。
第五代微机——1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium(中文名“奔腾”)。
Pentium实际上应该称为80586,但Intel公司出于宣传竞争方面的考虑,改变了“x86”传统的命名方法。
其他公司推出的第五代CPU还有AMD公司的K5、Cyrix公司的6x86。
1997年Intel公司推出了多功能Pentium MMX。
奔腾档次的微机由于可运行Windows95,所以现在仍有部分在使用。
第六代微机——1998年Intel公司推出了PentiumⅡ、Celeron,后来推出了PentiumⅢ、Pentium4,主要用于高档微机。
其他公司也推出了相同档次的CPU,如K6、Athlon XP、VIA C3等,第六代CPU是目前最流行的档次。
第七代微机——2003年9月,AMD公司发布了面向台式机的64位处理器:Athlon64和Athlon64FX,标志着64位微机的到来。
二微型计算机系统结构及发展现状我们通常所说的微型计算机简称微机,俗称电脑。
其准确的称谓应是微型计算机系统,可以简单定义为:在微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外部设备和软件构成的实体。
微型计算机系统从全局到局部存在三个层次:微型计算机系统——微型计算机——微处理器。
微处理器(Microprocessor)也常称为微处理机,它包括算术逻辑部件ALU(Arithmetic Logic Unit),控制部件CU(Control Unit)和寄存器组R(Registers)三个基本部分和内部总线,相当于一般计算机系统结构中的运算器和控制器的组合。
通常是利用大规模集成电路(LSI)或超大规模集成电路(VLSI)技术将这些功能制作在一块集成电路芯片上,即一般计算机系统概念的中央处理器(CPU)。
微处理器先后经历了4位、8位、16位、32位和64位的发展阶段,目前生产的微型计算机所用的微处理器主要是64位Pentium4芯片,除Intel公司之外,AMD、Motorola及Cyrix公司也有类似的产品。
微型计算机(Micro Computer)是以微处理器为核心,加上由LSI制作的内存储器M(ROM、RAM)、I/O(输入/输出)接口和系统总线(包括地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB)组成的裸机。
该层次也就是我们所说的主板,它已安装了CPU和内存条。
微型计算机系统(Micro Computer System)是以微型计算机为核心,再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。
由此可见,单纯的微处理器不是计算机,单纯的微型计算机也不是完整的微型计算机系统,它们都不能独立工作,只有微型计算机系统才是完整的(数值的及非数值的)信息处理系统,才具有实用意义。
一个完整的计算机系统应该包括硬件系统和软件系统两大部分。
目前的各种微型计算机系统,无论是简单的单片机(又称为微控制器或嵌入式计算机)、单板机(属微型计算机系统),还是较复杂的个人计算机(PC)系统,其硬件体系结构采用的基本上是计算机的经典结构——冯.诺依曼结构:由运算器、控制器、存储器(含内存和外存)、输入设备和,输出设备五大部分组成,采用“指令驱动”方式。
微型计算机软件的种类很多,功能各异,但按计算机专业可划分为系统软件和应用软件两类。
系统软件是计算机系统的核心,管理和控制计算机硬件各部分协调工作,为各种应用软件提供运行平台。
系统软件主要包括:操作系统、标准实用程序、各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种工具软件(如杀毒软件),其中操作系统是系统软件的核心,用户只有通过操作系统才能完成对计算机的各种操作。
应用软件指系统软件之外的所有软件,是为某种应用目的而编制的计算机程序,如文字处理软件、图形图像处理软件、网络通信软件、财务管理软件、CAD/CAM 软件、各种应用软件包等。
事实上,台式机和笔记本计算机以及各种掌上电脑之间的界线开始变得模糊,于是,许多人将微型计算机按照其从事的工作进行等级划分。
以往,人们对微型计算机的认识大都是从台式个人计算机与笔记本计算机的使用而来:速度不断提升的CPU,功能不断创新的软件,竞争激烈而不断推陈出新的外部设备等等。
至于微型计算机的等级划分大都局限于商用和消费用两类通用计算机。
其实不然,除了这两类外,还有工业用、军用与航天用等微型计算机,它们都属于专用计算机的范畴。
根据不同的用途,微型计算机采用的标准也不同。
例如,在家庭、办公室、学校、商场等室内运行的一般消费性和商用微型计算机可以在常温和平均湿度下运行,但在非常温地区或湿度较大的环境中,就需要用高一个等级的工业微型计算机了。
工业微型计算机的标准一般要求操作系统的工作温度在0℃~60℃之间,存储温度在20℃~80℃之间,湿度则在10%~90%之间。
而且要求计算机有更强的稳定性、多种兼容软件、远程控制能力等。
军用微型计算机是指应用于军事领域的微型计算机,必须满足相应的军事规范。
有定制的全军规计算机,也有通过对商用成熟技术(Commerical-off-the-shelf,COTS)产品进行特殊处理,使之能够用于军事环境的加固计算机。
军用微型计算机面对的环境比工业微型计算机更苛刻,例如酷热的沙漠、炮弹横飞的战场、振动和冲击力強大的坦克车等。
因此许多国家在军用计算机方面都制定了自己的标准,如法国的GAM-EG13、德国的VG和英国的DefStd 等,其中美国的Mil-Std是使用最为广泛的标准,其他国家的军方常以此衡量产品的质量。
尽管各国的标准不尽相同,但防水、防沙、防热、防寒、防振、防摔、防压、防霉菌、防盐雾等都是军用微型计算机必须满足的标准。
不过军用微型计算机不仅仅局限于军事应用,也可应用于类似的环境,如伴随潜水员进入海底或水底、民用机载和船载以及野外操作等等。
航天微型计算机比军用微型计算机要高一等級。
对它的要求并非是“运算能力超强”,而是能“适用于航天用途”。
例如,星载计算机要求耗电小,因此耗电超过70W的Pentium(R)4就不适用。
三微型计算机的性能评价指标微型计算机的种类很多、性能也各不相同。
通常根据以下几个方面的性能指标来综合评价一台微型计算机系统的性能。
(1)CPU类型。
指微型计算机系统所采用的CPU芯片型号,它决定了微机系统的档次。
(2)字长。
指CPU一次可以同时传送和处理的二进制数码的位数,它直接关系到计算机的计算精度、寻址速度和处理能力。
字长越长,数据处理能力越强。
(3)内存容量。
指内部(主)存储器可容纳二进制信息的总量。
微型计算机的内存容量一般以字节B(Byte)数来表示,每8位二进制为一个字节,1024B=1KB(千字节),1024KB=1MB(兆字节),1024MB=1GB(吉字节),1024GB =1TB(太字节)。
内存容量越大,运算速度越快,软件开发和大型软件的运行效率就越高,系统的处理能力也就越强。
目前市场上流行的微机(含笔记本计算机和掌上电脑)大多具有8MB~512MB的内存容量和2GB~120GB的外存容量。
运行Windows95或Windows98操作系统至少需要16MB的内存容量,Windows XP则需要128MB以上的内存容量。
(4)运算速度。
是微型计算机一项重要的性能指标。
现在普遍采用单位时间内执行指令的条数作为运算速度指标,并以MIPS(百万条指令/秒)作为计量单位。
此外,也常以CPU主频衡量计算机的运算速度。
主频为CPU的额定工作频率,亦称内频,一般以MHz为单位。
主频越高,执行指令的时间越短,运算速度就越快。
(5)存取周期。
存储器进行一次读出或写入操作所需的时间称为存取周期,通常用微秒(μs)或毫微秒(ns)表示(1ns=10-3μs=10-9s)。
一般微型计算机的存取周期约为几十到几百毫微秒。
存取周期反映内存储器的速度性能。
存取周期越短,存取速度越快。
(6)可靠性、可维护性和兼容性。
计算机的可靠性是一个综合性指标,应由多项指标来综合衡量,但一般常用平均无故障间隔时间(MTBF)作为衡量指标,越大越好。
目前微型机的平均无故障间隔时间可高达几千小时,而巨型机和大、中型机只有几百甚至几十小时。
可维护性以平均修复时间(MTTR)作为衡量指标,越小越好。
兼容性是指各类微型计算机之间在使用上具有相容性。
严格地讲,兼容性是指一种微型机的硬件和软件与使用同样微处理器的另一种机器是否具有通用性。
兼容性越强越好。
(7)外设扩展能力。
主要指计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。