计算机的演变和性能
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计算机的发展历史引言概述:计算机的发展历史是人类科技进步的一个重要组成部分。
从最早的机械计算工具到现代高速计算机,计算机的发展经历了多个阶段和重大突破。
本文将从五个大点阐述计算机的发展历史,包括机械计算工具、电子计算机、集成电路、个人计算机和云计算。
正文内容:1. 机械计算工具1.1 简易计算工具:早期的计算工具如算盘和计算尺等,用于执行基本的数学运算。
1.2 齿轮计算机:随着工业革命的到来,齿轮计算机被发明出来,能够执行更复杂的计算任务。
2. 电子计算机2.1 电子管计算机:20世纪40年代,第一台电子管计算机诞生,使用电子管代替了机械装置,实现了更高效的计算。
2.2 晶体管计算机:20世纪50年代,晶体管的发明使得计算机更小、更可靠、更快速,为计算机的发展打下了基础。
3. 集成电路3.1 集成电路的出现:20世纪60年代,集成电路的发明使得计算机的规模进一步缩小,功耗降低,性能提升。
3.2 微处理器的诞生:20世纪70年代,微处理器的出现使得计算机能够在单个芯片上集成更多的功能,推动了个人计算机的发展。
4. 个人计算机4.1 IBM PC的推出:20世纪80年代,IBM推出了第一台个人计算机,标志着个人计算机的普及和商业化。
4.2 操作系统的发展:随着个人计算机的普及,各种操作系统如Windows和Mac OS等相继问世,提供了更友好的用户界面和更丰富的功能。
5. 云计算5.1 云计算的定义:云计算是指通过互联网提供各种计算服务,包括存储、计算、网络等。
5.2 云计算的优势:云计算提供了高度可扩展的计算资源,使得用户能够根据需求灵活使用,降低了成本和维护负担。
5.3 云计算的应用:云计算在各个领域得到广泛应用,如大数据分析、人工智能等。
总结:计算机的发展历史经历了机械计算工具、电子计算机、集成电路、个人计算机和云计算等多个阶段。
从简易计算工具到现代云计算,计算机的规模不断缩小、性能不断提升,为人类社会带来了巨大的变革和进步。
计算机的发展历史计算机的发展历史可以追溯到几千年前的古代,人类一直在努力寻找更高效的计算方式。
然而,现代计算机的起源可以追溯到20世纪初。
以下是计算机发展历史的详细描述:1. 早期计算设备早在公元前3000年左右,古代人类就开始使用一些简单的计算工具,如算盘、计算棍等来进行基本的数学运算。
这些工具虽然原始简单,但为后来的计算机发展奠定了基础。
2. 机械计算机19世纪末到20世纪初,机械计算机的发展开始加速。
其中最著名的是查尔斯·巴贝奇的分析机械计算机。
这台机械计算机使用了打孔卡片作为程序输入,并能够进行复杂的数学运算。
然而,由于技术限制和巴贝奇的过于雄心勃勃的计划,这台机械计算机并未完全实现。
3. 电子管计算机20世纪40年代,电子管计算机的出现标志着计算机技术的重大突破。
美国的ENIAC是世界上第一台通用电子计算机,它使用了大量的电子管来进行计算。
然而,这些计算机体积庞大、耗电量高、运行速度慢且故障率较高。
4. 晶体管计算机20世纪50年代,晶体管的发明使计算机技术迈出了一大步。
晶体管比电子管更小巧、更可靠,并且能够更快地进行计算。
这导致了第二代计算机的诞生,如IBM 1401等。
这些计算机在商业和科学领域得到了广泛应用。
5. 集成电路计算机20世纪60年代,集成电路的发明使得计算机变得更加小型化、高效和可靠。
集成电路将多个晶体管集成在一块芯片上,大大提高了计算机的性能。
这一时期出现了第三代计算机,如IBM System/360等。
6. 微处理器计算机20世纪70年代,微处理器的发明开创了个人计算机时代。
微处理器将中央处理器(CPU)集成在一块芯片上,使得计算机更加便携、易用和实用。
个人计算机的出现引发了计算机行业的革命,使得计算机普及到了家庭和办公场所。
7. 网络和互联网计算机20世纪80年代和90年代,计算机网络和互联网的发展使得计算机之间可以相互连接和通信。
这极大地改变了人们的生活和工作方式,推动了信息时代的到来。
计算机硬件的发展历程概述计算机硬件是计算机系统中最基本的部分,它包括了各种各样的物理设备和组件,为计算机的运作提供支持和实现各种功能。
从早期的机械计算设备到现代的高性能计算机,计算机硬件经历了多个阶段的发展和演进。
本文将概述计算机硬件的发展历程。
一、早期计算设备计算机硬件的历程可以追溯到早期的机械计算设备。
其中一种重要的机械计算设备是巴贝奇的分析机器,它于19世纪初被发明出来。
分析机器使用了齿轮、杠杆等机械结构,通过人工操作实现数学计算。
随着时间的推移,机械计算设备逐渐改进,出现了更加高效的打孔卡片计算机和打孔纸带计算机。
二、电子管时代20世纪40年代至50年代是计算机硬件发展的重要时期,这一时期计算机硬件开始采用了电子管。
电子管是一种基于真空管的电子设备,用于放大和开关电流。
早期的电子管计算机体积庞大,能耗高,但却能够进行更加复杂的计算。
著名的ENIAC计算机就是该时期的代表,它是世界上第一台大规模电子数字计算机。
三、晶体管革命20世纪50年代末至60年代初,晶体管的发明和应用引发了计算机硬件的一场革命。
晶体管是一种半导体器件,用于放大和开关电流。
相比电子管,晶体管更小巧、能效更高,使得计算机硬件体积缩小,能耗降低。
著名的IBM 360系列就是使用了晶体管技术的计算机,它们在业界取得了巨大成功。
晶体管的应用推动了计算机硬件的迅速发展,并逐渐掀起了一场计算机硬件革命。
四、集成电路与个人计算机20世纪60年代末,集成电路的问世再次改变了计算机硬件的面貌。
集成电路是利用半导体材料上的微小电子器件构成的电路集合体,为硬件提供更高的集成度和性能。
集成电路使得计算机硬件更加小型化、高效化,同时还大大降低了成本。
1975年,个人计算机的诞生成为计算机硬件发展的新里程碑,它使得计算机硬件走入了千家万户。
五、微处理器与现代计算机20世纪70年代末,微处理器的出现标志着现代计算机硬件的诞生。
微处理器是一种集成了中央处理单元(CPU)和其他辅助功能的器件,它实现了计算机的核心功能。
计算机发展历史的四个阶段第一篇:计算机发展历史的四个阶段——原始时期和电子管时代计算机是用于存储、处理和传输信息的机器。
人们一般认为,计算机有四个主要的发展阶段,分别为原始时期、电子管时代、晶体管时代和集成电路时代。
原始时期原始时期是计算机发展历史上的第一个阶段,即20世纪早期。
在这个时期,计算机还是由人工操作计算机设备完成数据处理工作的手工工序。
在这个时期,最初的计算机被发明用于进行要塞的火炮弹道计算,随后又被广泛应用于数学计算、财务管理、天气预测等方面。
由于这个时期的计算机受到基本技术的限制,因此它们的体积较大,操作较为简单,效率较低,被视为历史上的“大型计算器”。
电子管时代电子管时代是计算机发展历史上的第二个阶段,从上世纪40年代末开始了大规模的计算机研制,到上世纪60年代末电子管逐渐被晶体管代替结束。
在这个时期,计算机的主要构成元器件是电子管。
电子管是一种通过调整电压来控制电子流的装置,具有放大、开关等基本功能。
在这个时期,计算机性能得到了大幅度的提升。
这主要归功于电子管技术提高和计算机系统智能化的进步。
随着计算机系统的不断发展,计算机的尺寸逐渐减小,书房型、柜式型、龙门型计算机等不断涌现,计算机的应用也开始不断扩展。
总体来看,原始时期的计算机只能满足基本的计算需求,随着技术的进步,计算机逐渐演变成数字计算、数据存储、程序控制综合的普遍工具,使得各行各业的业务处理和科学计算工作获得了前所未有的速度和精度。
第二篇:计算机发展历史的四个阶段——晶体管时代晶体管时代是计算机发展历史上的第三个阶段。
在20世纪60年代,半导体代替了电子管,这一时期被称为晶体管时代。
晶体管是一种半导体物质制成的微型三极管,实现开关等逻辑功能。
在这个时期,计算机的体积和成本进一步降低,例如IBM 公司研发的System/360系列计算机。
该系列计算机在当时拥有超过43种不同的系统、130种不同的设备及组件。
此外,计算机的运算速度也得到了显著的提高,基本精度和可靠性得以提高。
6代计算机发展史六代计算机发展史是计算机科学发展的重要里程碑,从20世纪50年代开始到今天,计算机在各个方面实现了巨大的突破与进步。
在这个过程中,计算机的硬件、软件和应用都出现了重大的变革和创新。
以下是对六代计算机发展史的一个概括。
第一代计算机是指1946年至1959年出现的大型计算机,主要特点是使用真空管作为存储和执行元件。
这些计算机体积庞大、价格昂贵、运行速度慢,但是它们开启了现代计算机科学的发展之路。
其中最著名的代表是谢尔顿·沃纳斯计算机(ENIAC)和冯·诺依曼计算机。
第二代计算机是指1960年代出现的计算机,主要特点是使用晶体管替代了真空管,从而使计算机变得更加小型化、高效、可靠和价格更加实惠。
第二代计算机的代表是IBM 1401和DEC PDP-8。
第三代计算机是指1965年至1971年出现的计算机,主要特点是使用集成电路(IC)技术。
集成电路将数千甚至数万个晶体管集成在一块芯片上,大大提高了计算机的性能,并进一步减小了计算机的体积。
第三代计算机的代表是IBM System/360和DEC PDP-11。
第四代计算机是指1971年至1980年出现的计算机,主要特点是微处理器的问世。
微处理器将整个计算机中的中央处理器(CPU)功能集成在一个芯片上,大大提高了计算机的性能并降低了成本。
第四代计算机的代表是Intel 4004和Apple II。
第五代计算机是指1980年至今的计算机,主要特点是引入了新的计算机体系结构和技术。
这些技术包括超大规模集成电路(VLSI)和并行处理。
第五代计算机的代表是IBM PC和苹果的Mac系列计算机。
第六代计算机是指从2000年开始至今的计算机,主要特点是应用领域的扩大和人工智能的兴起。
随着互联网的发展和计算机性能的提升,计算机开始广泛应用于各个领域,包括娱乐、通信、金融、医疗等。
同时,人工智能技术的快速发展也使得计算机能够模拟和实现人的智能行为。
计算机的发展历程计算机的发展自20世纪中叶以来,经历了几个重要的阶段。
本文将以时间顺序为主线,介绍计算机的发展历程。
1. 第一阶段:早期计算机的诞生(1940年-1950年代)在这个阶段,计算机还处于早期阶段,体积庞大,运算速度慢,但催生了计算机科学的诞生。
早期计算机采用真空管作为主要元件,代表性的计算机有ENIAC和EDSAC。
这些计算机主要用于科学计算和军事应用,对于现代计算机的发展起到了重要的推动作用。
2. 第二阶段:集成电路的应用(1960年-1970年代)随着集成电路的应用,计算机开始变得更小巧、可靠且运行速度迅速提升。
计算机的成本也大幅下降,从而使得计算机逐渐应用于工商业领域。
IBM System/360 是这个时期的代表,它成为了计算机行业的标准,为多种应用提供了支持。
3. 第三阶段:个人计算机的普及(1980年-1990年代)这个阶段,个人计算机(PC)的普及成为计算机发展的新特征。
微处理器的发明和个人计算机操作系统的改进带来了计算机的大众化,PC 成为人们生活中不可或缺的一部分。
苹果公司的 Macintosh 和微软的 Windows 操作系统的推出进一步推动了个人计算机的普及。
4. 第四阶段:互联网的兴起(1990年代至今)互联网的兴起使得计算机在全球范围内连接起来,信息的交流变得更加便捷和高效。
人们可以通过互联网获取各种资源,例如电子邮件、社交媒体、在线购物等等。
随之而来的是信息时代的到来,计算机在各个领域的应用也变得更加广泛。
5. 第五阶段:人工智能的崛起(2000年代至今)近年来,人工智能技术的快速发展为计算机带来了新的应用领域。
机器学习、深度学习等技术的兴起,使得计算机能够模仿和学习人类的智能行为,以更准确地解决问题。
人工智能技术在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域取得了重大突破。
总结:经过几个重要的阶段,计算机从早期的庞大设备发展为现在随处可见的便携式电子产品,计算速度和存储容量大幅提升。
计算机的发展历程1. 引言计算机作为现代社会不可或缺的工具,已经深深地渗透到了我们的生活中。
然而,当我们使用计算机的时候,我们可能很少会思考它的发展历程。
本文将带您回顾计算机的发展历程,从早期的计算机概念到现代高性能计算机的诞生。
2. 早期计算机早期的计算机是在二十世纪四十年代末和五十年代初开发的,这些计算机非常简单,占用了大量的空间。
最早的计算机是基于机械装置和电子管的,准确性和速度都相对较低。
经过一段时间的发展,计算机的大小逐渐减小,计算能力也得到了提升。
3. 转折点:集成电路的出现五十年代末和六十年代初,集成电路的发明改变了计算机的发展轨迹。
集成电路使得计算机的尺寸更小,性能更强大,并且降低了制造成本。
随着集成电路技术的迅速发展,计算机开始变得更加普遍,各行各业开始都开始采用计算机进行工作。
4. 个人计算机的兴起在七十年代,个人计算机的兴起标志着一个全新的计算机时代的开始。
个人计算机的出现使得计算机变得更加易于使用和接近大众。
它们不再是大型机构专用的工具,而是成为了每个家庭和办公室都可以拥有的工具。
5. 互联网的出现正是因为互联网的出现,计算机真正展现了其无限的潜能。
互联网的发展让人们可以通过计算机进行全球范围的信息交流和资源共享。
互联网的快速普及进一步推动了计算机技术的发展,使得数字化时代成为可能。
6. 移动计算和云计算在二十一世纪初,移动计算成为了计算机领域的一个新趋势。
手机、平板电脑等移动设备的快速普及使得人们可以随时随地使用计算能力。
而云计算的出现进一步扩展了计算机的能力,允许用户通过云端的服务器来处理和存储数据,无需依赖于本地计算机的性能。
7. 当今的高性能计算机目前,高性能计算机正以惊人的速度发展着。
在人工智能、大数据等领域,高性能计算机正在发挥重要作用。
超级计算机的性能已经达到了惊人的水平,这些计算机可以处理大量的数据和复杂的任务,为人类带来了前所未有的科学和技术突破。
8.计算机的发展历程是一个充满创新和突破的过程。
计算机发展史从图灵机到现代计算机的演变计算机的发展历程可以追溯到二十世纪四十年代,而图灵机被视为现代计算机的理论基础。
在过去的几十年里,计算机的功能和性能得到了巨大的提升和改进。
本文将从图灵机开始,探讨计算机从早期的机械装置演变至今天的现代计算机的过程。
一、图灵机的提出图灵机是由英国数学家艾伦·图灵在1936年提出的。
它是一种抽象的模型,用于描述计算和存储数据的能力。
图灵机由一个无限长的纸带、一个读写头和一系列规则组成。
这个模型的核心思想是,通过不同的规则,根据读写头的位置和状态,可以实现各种计算操作。
图灵机的提出为计算机的发展奠定了基础。
二、早期的计算机在二战期间,计算机开始进入实际应用阶段。
首先是康奇和贝克特等科学家基于图灵机的原理,研制出了世界上第一台电子计算机——康奇-贝克特型号Ⅰ。
这台计算机利用真空管作为开关和逻辑元件,并且采用了二进制表示方法。
康奇-贝克特型号Ⅰ的问世标志着电子计算机时代的正式开始。
随后,由美国计算机先驱冯·诺依曼提出的“冯·诺依曼体系结构”成为现代计算机体系结构的范本。
在这种体系结构中,计算机由五个主要部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
冯·诺依曼体系结构的提出为计算机的设计和开发提供了指导。
在这个时期,计算机体积庞大、工作速度慢,且对能源消耗巨大。
计算机的操作需要手动设置开关和编程器插线板,这使得计算机的使用和维护变得非常复杂和耗时。
三、集成电路与微型计算机的出现到了上世纪六十年代,随着集成电路的发明和应用,计算机变得更小巧、可靠性更高、性能更强大。
集成电路是将数百个电子元件集成到一个小芯片上的技术,这使得计算机的组装和制造变得更加容易和高效。
1964年,IBM推出了System/360系列计算机,它是第一款采用集成电路的大型主机。
这一创举在计算机领域引起了广泛的关注。
随后,微型计算机开始兴起。
微型计算机是指个人电脑和工作站等小型化、个体化的计算机设备。
计算机的发展阶段引言计算机是二十世纪最重要的发明之一,它的发展经历了数十年的演进。
本文将介绍计算机的发展阶段,并探讨每个阶段的重要里程碑和技术突破。
第一阶段:电子管时代计算机的起源可以追溯到二十世纪四十年代末,当时计算机使用的是电子管作为基本元件。
这个时期的计算机体积庞大、价格昂贵,并且非常不可靠。
第一台电子管计算机是美国宾夕法尼亚大学的ENIAC,它于1946年投入使用。
ENIAC使用了大约18000个电子管,每秒能够进行累加运算5000次。
尽管电子管计算机存在很多局限,但它们奠定了计算机的基础,并且迈出了第一步。
在这个阶段,计算机的应用主要集中在科学研究和军事领域。
第二阶段:晶体管时代上世纪五十年代,由于电子管计算机存在诸多问题,人们开始寻求新的解决方案。
晶体管被发现,并且很快就被应用于计算机。
晶体管比电子管更小巧、更可靠,而且能够进行更高的频率运算。
1951年,英国的曼彻斯特大学开发出了世界上第一台使用晶体管的计算机——Mark 1。
Mark 1计算机性能相对较弱,但标志着晶体管计算机时代的开始。
晶体管的引入让计算机变得更加小型化和可靠,同时降低了成本。
这也为计算机的普及打下了基础。
计算机逐渐进入商业领域,被广泛应用于数据处理、银行业务和科学计算等领域。
第三阶段:集成电路时代上世纪六十年代,集成电路的发明推动了计算机的发展进程。
集成电路将数千个晶体管集成在一个芯片上,大大提高了计算机的可靠性和性能。
1964年,美国的IBM公司发布了一台基于集成电路的计算机——System/360。
这台计算机具备了前所未有的处理能力,被广泛用于科学、商业和政府等领域。
集成电路的使用加速了计算机的普及,也降低了计算机的价格。
计算机开始进入家庭和学校,成为人们日常生活和学习的重要工具。
第四阶段:个人计算机时代上世纪七十年代末,个人计算机的时代开始了。
在这个时期,个人计算机的价格进一步下降,性能有了显著提升。
同时,图形界面的出现使得计算机更加易于使用。
计算机的发展历史引言概述:计算机作为现代科技的重要产物,经历了漫长的发展历程,从最初的巨型计算机到如今的便携式智能设备,其发展历史充满了辉煌与挑战。
一、计算机的起源1.1 早期计算工具:古代人类使用石头、骨头等物体进行计算,如古埃及人使用的算盘。
1.2 第一台计算机:1946年,美国宾夕法尼亚大学研制出第一台电子计算机ENIAC。
1.3 计算机的发展:随着科技的进步,计算机逐渐从巨型机器发展为微型计算机,进入普通家庭。
二、计算机的发展阶段2.1 第一代计算机:使用真空管作为主要元件,体积庞大、功耗高。
2.2 第二代计算机:采用晶体管技术,性能提升,体积缩小。
2.3 第三代计算机:引入集成电路技术,计算速度和存储容量大幅提升。
三、计算机的应用领域3.1 科学研究:计算机在物理、化学、生物等领域的应用,加速了科学研究的进程。
3.2 工业生产:计算机在生产线控制、质量检测等方面的应用,提高了生产效率。
3.3 商业金融:计算机在银行、证券等金融领域的应用,实现了电子支付、交易等功能。
四、计算机的发展趋势4.1 人工智能:计算机在机器学习、深度学习等领域的应用,推动了人工智能技术的发展。
4.2 云计算:计算机在云端技术的应用,实现了资源共享、弹性扩展等功能。
4.3 物联网:计算机在物联网领域的应用,实现了设备互联、智能控制等功能。
五、计算机的未来展望5.1 量子计算:量子计算机技术的发展,将带来计算速度的飞跃提升。
5.2 生物计算:生物计算技术的研究,将实现计算机与生物系统的融合。
5.3 智能机器人:计算机在智能机器人领域的应用,将实现更加智能化的机器人助手。
总结:计算机的发展历史可以看作是人类科技进步的缩影,其不断演进的过程中,推动了人类社会的发展和进步。
随着科技的不断创新,计算机将继续发挥着重要作用,助力人类迈向更加美好的未来。
第2章计算机的演变和性能
①发展历史表明处理器速度大幅度提高关键因素是缩减处理器部件的尺寸和减少部件间的距离。
②计算机系统设计的关键问题:是在各种元器之间的性能平衡;在一个领域内所获得的性能增益不被另一领域的滞后所妨碍。
本章首先介绍计算机的发展简史,概述计算机的结构和功能,将一直保持“计算机资源平衡”的思想
2.1 计算机简史
2.1.1第一代:真空管
1.ENIAC:于1946年2月建成,第一项任务是帮助判断氢弹的可行性
2.冯•诺依曼机
⑴程序存储的思想,归功于冯•诺依曼在1945年EDVAC计划中的构想,1946年,冯•诺依曼在普林斯顿高级研究院设计IAS计算机,成为通用计算机的原型
图2.1给出了IAS计算机的普通结构:
●主存储器
●ALU
●控制器
●I/O
几乎所有的计算机都有与上述论述相类似的结构和功能,被称为冯•诺依曼计算机
图2.2 给出数据和指令的格式,图2.3画出IAS更详细的结构图,含有7个通用寄存器P16图2.4:IAS通过反复执行指令周期来运行,每个指令周期由两个子周期组成
P16表2.1:IAS计算机共有21条指令
3.商用计算机
1947年,埃克特和莫克利制造UNIVAC ,UNIVAC Ⅰ是一台非常成功的商用计算机;UNIVAC Ⅱ诞生于50年代后期,印证了计算机工业发展的几个特征:
①先进的技术能不断推出更大、功能更强的计算机
②新机型向上兼容旧的机型。
IBM于1953年生产了首台程序存储计算机:IBM 701
2.1.2 第二代:晶体管
1.1947年贝尔实验室发明了晶体管,导致了一场电子革命。
基于所采用的基本硬件技术来划分各个计算机时代,见P18表 2.2
2.DEC建立于1957年,开发出PDP-1
3.IBM7094 表2.3列出IBM产品的典型演变趋势
4.图2.5表示IBM7094的大型配置环境,是第二代计算机的代表:
①IBM7094使用了数据通道,通道是独立的I/O模块,具有自己的处理器和指令集
②多路器是数据通道、CPU、内存的中心连接点,调度CPU和通道对内存的访问
2.1.3 第三代:集成电路
1958年,集成电路的发明开创了微电子学时代
1.微电子技术
电子计算机只有两种基本类型的元件是必需的:
①逻辑门:是实现布尔或逻辑功能的元件
②内存位元:内存位元是一个能够存储一位数据的元件
使用逻辑门和内存位元可以实现4个基本功能:
①数据存储;②数据处理;③数据移动;④控制
故计算机包含门、内存位元和它们之间的互连结构
早期的集成电路被称SSI。
P22图2.8显示著名的摩尔定律:摩尔观察到芯片上的晶体管数每年翻一番,并断言这种态势在不远的将来还会继续下去。
2.摩尔定律的影响是深远的:
(1)芯片集成度快速增长时期,计算机逻辑电路和存储器电路的成本显著下降
(2)芯片中逻辑和存储器单元的位置更靠近,电路长度更短,提高了工作速度
(3)计算机变得更小
(4)减少了电能消耗及对冷却的要求
(5)集成电路内部的连接比焊接连接更可靠
目前,人们普遍认为计算机硬件发展存在6个规律,包括:
①Moore定律:微处理器内晶体管数每18个月翻一翻。
②Bell定律:如果保持计算能力不变,微处理器的价格每18个月减少一半。
③Gilder定律:未来25年(1996年预言),主干网的带宽将每6个月增加1倍。
④Metcalfe定律:网络价值同网络用户数的平方成正比。
⑤半导体存储器发展规律:DRAM的密度每年增加60%,每3年翻4倍。
⑥硬盘存储技术发展规律:硬盘的密度每年增加约1倍。
3.IBM System/360
1964年IBM发布了System/360,System/360在那时获得了成功,巩固了IBM作为计算机销售商的绝对优势地位,IBM占有了70%以上的市场份额。
System/360是工业上第一个计算机系列的发展计划。
P23表 2.4给出了1965年System/360各种型号系列计算机的一些关键特征
IBM系列机具有以下特征:
●相同的或相似的指令集
●相似或相同的操作系统
●更高的速度
●更多的I/O端口数
●更大的内存容量
●成本增加
4.DEC公司的PDP-8
1964年DEC公司的PDP-8推出,价格只要1.6万美元,其它制造商可以购买PDP-8,将它集成到自己的系统中再行出售,这些制造商被称为原始设备制造商(OEM)。
IBM采用中央交换结构(图2.5所示);PDP-8采用总线结构(P24:图2.9所示);总线包含了96个独立的信号通路,以传送控制、地址和数据信号。
图2.10表示了PDP-8/E的一个大型配置系统。
2.1.4 后续几代
1.半导体存储器
20世纪50年代、60年代,所有的计算机存储器由铁磁体环做成,1970年,Fairchild
(仙童公司)生产出了第一个较大容量半导体存储器。
2.微处理器
1971年,Intel开发出Intel4004,1972年出现的Intel8008,是第一个8位微处理器。
1974年出现了Intel8080,8080是为通用微机而设计的中央处理器。
1981年,贝尔实验室和HP公司开发出了32位单片微处理器。
Intel于1985年推出了其32位微处理器Intel 80386。
表2-6给出INTEL微处理器的演变历程
2.2 性能设计
2.2.1 微处理器速度
机器的演变遵循前面介绍的摩尔定律,芯片制造商就能每3年发布新一代的芯片,晶体管数为上一代的4倍。
当代处理器所包含的技术有:
●转移预测(Branch Prediction)
●数据流分析(Data Flow Analysis)
●推测执行(Speculative Execution)
2.2.2 性能平衡
处理器的性能以惊人的速度向前发展的时候,其他关键部件并没有跟上,导致寻求性能平衡的需要:调整组织和结构,以补偿各种部件之间的能力不匹配。
处理器和主存储器间的接口是整个计算机中的关键通路。
这一趋势的影响在图2.12中生动地表示出来。
平均而言每个系统DRAM芯片数量在减少。
解决问题方法是调整系统结构,结构调整又都反映在计算机设计中。
●使DRAM的接口“更宽”
●通过在DRAM芯片中加入高速缓存机制来改进DRAM接口,提高它的效率。
●在主存和处理器之间引入更复杂、更有效的高速缓存结构,减少存储器访问频度。
●通过高速总线和使用分层总线来缓冲和结构化数据流。
●22端口存储器;多体交叉存储器。
另一个设计焦点是处理I/O设备。
解决方法包括缓冲和暂存机制以及加上高速互连总线结构。
使用多处理器配置能够帮助满足I/O的需要。
所有问题的关键是“平衡”。
设计者始终努力平衡处理器部件、主存储器、I/O设备及互连结构的吞吐量和处理要求。
2.2.3 芯片组成和体系结构的改进
有三种办法可实现处理器的提速:
⑴提供处理器硬件速度
⑵提供CACHE容量和速度
⑶改进处理器的组成和体系结构以提供指令执行的有效速度
随着时钟速度和逻辑密度的提供,几个障碍变得更加显著:
⑴功耗
⑵RC延迟
⑶存储器滞后
图2-12说明近年进展: ⑴增加cache容量;⑵处理器内指令执行逻辑变得越来越复杂
2.3 Intel x86体系结构的进展
●8080:
●8086:
●80286
●80386
●80486
●Pentium Pro
●Pentium Ⅱ
●Pentium Ⅲ
●Pentium Ⅳ
●Core
●Core2
安腾Ⅰ、Ⅱ系列。