1、一一. . 計(jì)算機(jī)、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史 、世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)、世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC（第一代第一代 ） 1946年年2月，美國(guó)研制成功月，美國(guó)研制成功 ENIAC (Electronic Numberical Intergrator And Caculator 愛尼克愛尼克)。它由。它由18000多個(gè)電子管、多個(gè)電子管、1500多個(gè)繼多個(gè)繼電器等組成，重電器等組成，重30噸，耗電噸，耗電150千瓦，占地千瓦，占地170平方米，運(yùn)算速度為每秒平方米，運(yùn)算速度為每秒5000次。這是以次。這是以電子電子管管為為邏輯元件邏輯元件的計(jì)算機(jī)，稱為第一代計(jì)算機(jī)。的計(jì)算機(jī)，稱為第一代計(jì)算機(jī)

2、。 從計(jì)算能力來看，不如現(xiàn)在的小計(jì)算器。從計(jì)算能力來看，不如現(xiàn)在的小計(jì)算器。 ENIAC的照片的照片:（見下圖）（見下圖）電子計(jì)算機(jī)之父電子計(jì)算機(jī)之父 以美籍匈牙利數(shù)學(xué)家以美籍匈牙利數(shù)學(xué)家約翰約翰馮馮諾依曼諾依曼（1903-1957 ，電，電子計(jì)算機(jī)之父子計(jì)算機(jī)之父）為首的研制小組提出了為首的研制小組提出了“存儲(chǔ)程序控制存儲(chǔ)程序控制”的的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)( (即諾依曼機(jī)），奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。即諾依曼機(jī)），奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。馮馮諾依曼模型的主要思想諾依曼模型的主要思想 計(jì)算機(jī)（指硬件）由五大基本部件組成計(jì)算機(jī)（指硬件）由五大基本部件組成運(yùn)算器、控制器、運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)

3、器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備； 計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)； 將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，然后再執(zhí)行程將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，然后再執(zhí)行程序。序。計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)馮諾依曼模型2 2、第二代計(jì)算機(jī)、第二代計(jì)算機(jī) 是以是以晶體管晶體管為為邏輯元件邏輯元件的計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是體積的計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是體積小，重量輕，耗電少，工作可靠，運(yùn)算速度達(dá)每秒幾小，重量輕，耗電少，工作可靠，運(yùn)算速度達(dá)每秒幾萬至幾十萬次。萬至幾十萬次。3 3、第三代計(jì)算機(jī)、第三代計(jì)算機(jī) 是以是以集成電路集成電路為為邏輯元件邏輯元件的計(jì)算機(jī)

4、，其特點(diǎn)是體的計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)是體積大為縮小，耗電極少，可靠性與速度明顯提高。積大為縮小，耗電極少，可靠性與速度明顯提高。4 4、第四代計(jì)算機(jī)、第四代計(jì)算機(jī) 是以是以大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路為為邏輯元件邏輯元件的的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)，其，其各方面性能進(jìn)一步提高。各方面性能進(jìn)一步提高。集成電路圖示集成電路圖示集成電路圖示集成電路圖示 集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，使電子元件向著

5、微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。 特點(diǎn)：集成電路具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長(zhǎng)，可靠性高，性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。 二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史 微機(jī)的核心是中央處理器微機(jī)的核心是中央處理器CPUCPU，CPUCPU的發(fā)的發(fā)展代表了微機(jī)的發(fā)展，下面以最具代表性的展代表了微機(jī)的發(fā)展，下面以最具代表性的IntelIntel系列系列CPUCPU為例說明。為例說明。 、第一代、第一代CPUCPU（位）（位） 19711971年年IntelIntel公司推出了世界上第一個(gè)公司推出了世界上第一個(gè)CPUCPU：Intel4004Intel4004，是用于計(jì)算器

6、的，是用于計(jì)算器的4 4位微處位微處理器，主頻理器，主頻740KHz740KHz，12001200個(gè)晶體管。個(gè)晶體管。 、第二代第二代CPUCPU（位）（位）從從19721972年到年到19771977年，先后推出年，先后推出Intel8008Intel8008、80808080、8085A8085A等，主頻等，主頻800KHz800KHz至至6MHz6MHz，含晶體管，含晶體管20002000至至90009000個(gè)。個(gè)。 3 3、第三代、第三代CPUCPU（1616位）位）19781978年、年、19791979年、年、19821982年，分別推出年，分別推出80868086、8088808

7、8、8028680286，主頻為，主頻為4.77MHz4.77MHz至至12.5MHz12.5MHz，含晶，含晶體管體管2.92.9萬至萬至13.413.4萬個(gè)。特別是萬個(gè)。特別是19811981年年80888088芯片芯片首次用于首次用于IBM PCIBM PC機(jī)，從此開創(chuàng)了全新的機(jī)，從此開創(chuàng)了全新的PCPC時(shí)代。時(shí)代。二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史4 4、第四代、第四代CPUCPU（3232位）位）19851985年的年的8038680386，主頻，主頻33MHz,33MHz,含含27.527.5萬個(gè)晶體萬個(gè)晶體管；管；19891989年的年的8048680486，是將，是將803868

8、0386和和8038780387（數(shù)學(xué)協(xié)（數(shù)學(xué)協(xié)處理器，支持浮點(diǎn)運(yùn)算）及處理器，支持浮點(diǎn)運(yùn)算）及8KB8KB高速緩存器高速緩存器CacheCache集成在一個(gè)芯片內(nèi)，并首次采用了集成在一個(gè)芯片內(nèi)，并首次采用了RISCRISC技術(shù)，其技術(shù)，其性能較性能較80386DX/8038780386DX/80387的組合提高的組合提高4 4倍，其主頻逐倍，其主頻逐步提高到步提高到100MHz100MHz，單片集成了，單片集成了120120萬個(gè)晶體管。萬個(gè)晶體管。二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史、第五代、第五代CPUCPU（6464位）位）19931993年推出年推出PentiumPentium（奔騰）處理

9、器，即（奔騰）處理器，即8058680586，集成晶體管，集成晶體管320320萬個(gè)，主頻逐步提高萬個(gè)，主頻逐步提高到到166MHz 166MHz ，實(shí)現(xiàn)了超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)，性能明，實(shí)現(xiàn)了超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)，性能明顯提高；顯提高；19951995年年P(guān)entium ProPentium Pro（多能奔騰）（多能奔騰）處處理器面世，俗稱理器面世，俗稱P6P6，集成，集成550550萬個(gè)晶體管，主萬個(gè)晶體管，主頻高達(dá)頻高達(dá)200MHz200MHz。二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史二、微機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外部設(shè)備計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外部設(shè)備計(jì)算機(jī)主機(jī)包括計(jì)算機(jī)主

10、機(jī)包括CPU和存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器三、計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三、計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)四四. . 計(jì)算機(jī)分類、特點(diǎn)、用途計(jì)算機(jī)分類、特點(diǎn)、用途計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類巨型機(jī)巨型機(jī)：運(yùn)算速度達(dá)每秒上億次。如我國(guó)研制的銀：運(yùn)算速度達(dá)每秒上億次。如我國(guó)研制的銀 河、曙光、神州等超級(jí)計(jì)算機(jī)。河、曙光、神州等超級(jí)計(jì)算機(jī)。大型機(jī)大型機(jī)：速度和性能比巨型機(jī)稍低，其特點(diǎn)是有自：速度和性能比巨型機(jī)稍低，其特點(diǎn)是有自 己的專用操作系統(tǒng)。己的專用操作系統(tǒng)。（以上兩類主要用于國(guó)防、能源、氣象、航天等領(lǐng)域以上兩類主要用于國(guó)防、能源、氣象、航天等領(lǐng)域) )小型機(jī)小型機(jī)：速度和性能再低一些，但其通用性強(qiáng)，應(yīng)：速度和性能再低一些，但其通用性強(qiáng)

11、，應(yīng) 用軟件豐富，適用于政府、企業(yè)、學(xué)校等領(lǐng)域。用軟件豐富，適用于政府、企業(yè)、學(xué)校等領(lǐng)域。PCPC機(jī)機(jī)：即：即Personal ComputerPersonal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī)，其通用，個(gè)人計(jì)算機(jī)，其通用 性更強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。性更強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 體積桌面化體積桌面化掌上化掌上化 通用化，滿足多種使用要求通用化，滿足多種使用要求 操作簡(jiǎn)單化，用戶平民化，維護(hù)簡(jiǎn)單化操作簡(jiǎn)單化，用戶平民化，維護(hù)簡(jiǎn)單化 價(jià)格低廉化價(jià)格低廉化 多媒體化多媒體化 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)中大型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)中大型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：為多個(gè)機(jī)柜，主

12、機(jī)系統(tǒng)、硬盤機(jī)、磁帶機(jī)、打印機(jī)、為多個(gè)機(jī)柜，主機(jī)系統(tǒng)、硬盤機(jī)、磁帶機(jī)、打印機(jī)、通信處理機(jī)等。通信處理機(jī)等。 性能：性能：一般具備高速處理能力，大容量?jī)?nèi)存和外存儲(chǔ)系統(tǒng)。一般具備高速處理能力，大容量?jī)?nèi)存和外存儲(chǔ)系統(tǒng)。大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)可能要求磁盤陣列。大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)可能要求磁盤陣列。 可靠性：可靠性：要求連續(xù)運(yùn)行要求連續(xù)運(yùn)行不能停機(jī)，在要求可靠性不能停機(jī)，在要求可靠性很高的場(chǎng)合要有（異地）很高的場(chǎng)合要有（異地）雙（多）主機(jī)熱備份。定雙（多）主機(jī)熱備份。定時(shí)數(shù)據(jù)備份。時(shí)數(shù)據(jù)備份。 聯(lián)網(wǎng)：聯(lián)網(wǎng)：一般要求具備快速一般要求具備快速的網(wǎng)絡(luò)、通道處理能力。的網(wǎng)絡(luò)、通道處理能力。中大型計(jì)算機(jī)中大型計(jì)算機(jī) 超高速

13、度，目前的水平是每秒上超高速度，目前的水平是每秒上10億億次浮點(diǎn)運(yùn)算億億次浮點(diǎn)運(yùn)算) 結(jié)構(gòu)上為多處理器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上為多處理器結(jié)構(gòu) 主要應(yīng)用領(lǐng)域是仿真（如氣主要應(yīng)用領(lǐng)域是仿真（如氣象預(yù)測(cè)）、實(shí)時(shí)控制（如飛象預(yù)測(cè)）、實(shí)時(shí)控制（如飛行器控制）、模式識(shí)別、密行器控制）、模式識(shí)別、密碼運(yùn)算、基因工程等。碼運(yùn)算、基因工程等。我國(guó)我國(guó)“神威神威太湖之光太湖之光”超級(jí)計(jì)算超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)登頂榜單之首，成為世界上機(jī)系統(tǒng)登頂榜單之首，成為世界上首臺(tái)運(yùn)算速度超過十億億次的超級(jí)首臺(tái)運(yùn)算速度超過十億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)。 巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)速度的度量單位一般是計(jì)算機(jī)速度的度量單位一般是MIPS（Million I

14、nstruction Per Second），但），但MIPS和指令復(fù)雜度沒有關(guān)系，為了描述浮點(diǎn)和指令復(fù)雜度沒有關(guān)系，為了描述浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算速度，另一個(gè)指標(biāo)是數(shù)的運(yùn)算速度，另一個(gè)指標(biāo)是FLOPS (FLOPS：Floating point number Operations Per Second )影響計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素影響計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素 CPU時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng) CPU的構(gòu)造技術(shù)，流水線、的構(gòu)造技術(shù)，流水線、Cache、超標(biāo)量、超線程等、超標(biāo)量、超線程等 多多CPU并行技術(shù)并行技術(shù) 存儲(chǔ)器速度存儲(chǔ)器速度五五. .計(jì)算機(jī)的速度指標(biāo)計(jì)算機(jī)的速度指標(biāo)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量計(jì)

15、算機(jī)的存儲(chǔ)容量以二進(jìn)制位為最小存儲(chǔ)單位（以二進(jìn)制位為最小存儲(chǔ)單位（bit）以字節(jié)為最小訪問單位（以字節(jié)為最小訪問單位（Byte），），8位構(gòu)成一個(gè)字節(jié)位構(gòu)成一個(gè)字節(jié)1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB內(nèi)存和外存內(nèi)存和外存內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器由半導(dǎo)體器件構(gòu)成由半導(dǎo)體器件構(gòu)成易失性存儲(chǔ)器易失性存儲(chǔ)器運(yùn)行期間的臨時(shí)存儲(chǔ)器運(yùn)行期間的臨時(shí)存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器由磁性存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器構(gòu)成由磁性存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器構(gòu)成非易失性存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器永久性存儲(chǔ)器永久性存儲(chǔ)器六、計(jì)算機(jī)的容量 微型化和巨型化微型化和巨型化微型化微型化滿足更廣泛的應(yīng)用，更高的集成度和更低的功耗滿

16、足更廣泛的應(yīng)用，更高的集成度和更低的功耗使得計(jì)算機(jī)進(jìn)一步微型化。使得計(jì)算機(jī)進(jìn)一步微型化。巨型化巨型化實(shí)現(xiàn)更高速度的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)更高速度的運(yùn)算能力 智能化智能化使計(jì)算機(jī)具備學(xué)習(xí)、推理、判斷的能力，實(shí)現(xiàn)自然語言能力使計(jì)算機(jī)具備學(xué)習(xí)、推理、判斷的能力，實(shí)現(xiàn)自然語言能力和視覺能力，讓計(jì)算機(jī)來模擬人的感覺、行為、思維過程的和視覺能力，讓計(jì)算機(jī)來模擬人的感覺、行為、思維過程的機(jī)理機(jī)理 。 網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化多種接入方式多種接入方式在目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)比較普及的情況下，在目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)比較普及的情況下，逐步普及無線接入方式（無線公網(wǎng)或無線局域網(wǎng)）逐步普及無線接入方式（無線公網(wǎng)或無線局域網(wǎng)）主干通信實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一主干通信實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一整合計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電整合計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換。視網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換。七、七、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨