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1、微型计算机原理与接口技术第5版第1章 绪 论,1.4.1 计算机的发展1.4.2 微型计算机的发展,1.4 微型计算机的发展概况,1.4.1 计算机的发展,1946年研制成功的第一台电子计算机ENIAC是进入电子计算机时代的标志。计算机科学技术发展迅速，从体积、规模和功能上讲，出现了巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、服务器和工作站。最早，电子计算机主要用于数值计算，即各种信息的处理。还在自动控制、人工智能和计算机辅助系统，包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）、计算机集成制造系统（CIMS）和计算机辅助教学（CAI）等领域发挥了巨大作用。20世纪
2、70年代微型计算机的诞生，计算机走进了各个领域，甚至千家万户。,第一代：电子管计算机（1946年1957年）,用真空电子管构成运控器，用延迟线或磁芯为内存，以纸带、卡片或磁带为外存。软件只有机器语言或汇编语言。主要用于科学计算。机器体积庞大、耗电多、价格昂贵，ENIAC是其代表机型。,第二代：晶体管计算机（1958年1964年）,采用晶体管做基本器件，仍以磁芯为内存，以磁带或磁盘为外存，运算速度约几十万次/秒。开始配用高级算法语言，如BASIC、FORTRAN和COBOL。主要用于事务管理和工业控制，代表机型是IBM 7000系列计算机。与第一代相比，有体积小、速度快、能耗少、价格低等显著优点
3、，扩大了计算机的应用领域。,1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机TRADIC(催迪克)，装有800个晶体管。,第三代：集成电路计算机（1964年1972年）,以中、小规模集成电路为基本器件，开始采用半导体存储器做内存，以磁带或磁盘为外存，运算速度达到几十万几百万次/秒。除了能运行多种高级算法语言外，还配置了操作系统，除用于数值计算外，也开始在管理和控制领域发挥作用。代表机型是IBM System/360，其优点是体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长。从这个阶段开始，计算机的设计和制造领域出现了标准化、通用化和系列化的格局。,1964年，美国IBM公司研制成功第一个采
4、用集成电路的通用电子计算机系列IBM360系统。,机内的集成电路板,IBM360计算机,IC芯片与插座,第四代：LSI和VLSI计算机（1972年至今）,从20世纪70年代初，大规模和超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）开始被应用到计算机设计中，并因此诞生了微处理器，高密度的半导体存储器、大容量磁盘和光盘被广泛采用。运算速度从几百万次/秒发展到了几百万亿次/秒，科学家已经开始用单位pflops（即每秒千万亿（1015）次浮点运算）作为当代计算机的速度单位。计算机正在各领域发挥着巨大作用，同时促进了互联网技术和多媒体技术的空前发展，计算机真正开始
5、改变我们的生活。,今天的计算机,主要用于游戏和上网的平板电脑或掌上型电脑(Pad),超薄超轻的超级本电脑(Ultra book)，13mm厚，采用22nm低功耗CPU，电池续航12小时。,今天的计算机,采用触摸屏和Win8操作系统的一体机,采用主频3.4GHz,双核4线程CPU设计的台式计算机,今天的计算机,运算速度1206万亿次的国产天河1号巨型计算机,当前，计算机的发展仍处在VLSI时代，其发展趋势可用“巨-微-网-智”这四个字来概括，即：功能巨型化：研制千万亿次巨型机，用于天气预报、天文现象探索、地震机理研究、石油和地质勘探、卫星图像处理、IC设计和军事等需要大量科学计算的领域。体积微型
6、化：便携式和掌上电脑涌现，其体积缩小，价格便宜，智能手机、新型电器也都体现了体积微型化。资源网络化：引入了云计算，大力发展网络和通信技术，通过网络使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，开展科技合作。处理智能化：计算智能引入计算机，并研制出有听、说、读、写和思维推理能力的计算机，这是21世纪的主攻目标。目前离“智能”距离很大，需要付出很大努力才能迈入智能计算机时代。,计算机的发展趋势,1.4 微型计算机的发展概况,1.4.1 计算机的发展1.4.2 微型计算机的发展,1.4.2 微型计算机的发展,1.微型计算机的诞生1971年11月15日，Intel公司开发成第一个微处理器4004，集成230
7、0晶体管，字长4位，含45条指令，每秒执行5万条指令。被用于Busicom计算器设计。在1972、74、76年，Intel又推出了8位微处理器8008、8080和8085，其它产品有Z80(Zilog)、MC6800(Motorola)、MOS 6502(MOS科技)、CDP 1802(RCA)。8080是40脚芯片，含6000晶体管，16根地址线，8根数据线，2MHz频率，每秒执行29万条指令。1974年，用8080设计的计算机Altair 8800问世。,早期的微处理器,Intel 4004,Intel 8008,MOS 6502,Motorola MC 6800,Intel 8080,I
8、ntel 8085,Zilog Z80,1977年，采用6502的第一台个人机Apple问世，由苹果（Apple）公司形成8位微型机产品。,苹果机(Apple II),安装 在 手工制作的木头机箱里的Apple II原型机,2.视窗操作系统,早期8位机配的CP/M操作系统，16位PC机用MS-DOS或PC-DOS操作系统。Apple产品最早使用视窗操作系统，在90年代初的苹果电脑Machintoch上配置了黑白视窗操作系统，很受欢迎。因机器太贵，它未能得到发展。1983年，微软向苹果购买了Apple视窗操作系统。1985年，Windows 1.0问世，为16位PC机提供初步图形用户界面。199
9、0年推出Win3.0，1992年推出Win3.1，1995年发布的Win95，把微软推向计算机软件业的巅峰。接着，又推出了Win 98，Win 2000，WinMe（2000年），WinXP（2001年），Win2003，WinVista（2007年），Win（2009年）等台式机视窗操作系统。最新的Win 8也已发布。,难忘的Windows,1990年 Windows3.0,1992年 Windows3.1,1985年 Windows1.0,Windows1.0的工作界面,难忘的Windows,1995年 Win95,1998年 Win98,1999年 Win2000,2001年 WinXP
10、,难忘的Windows,2006年 Windows7,Win7的一个桌面,2012年 Windows8,Win8的激活界面,3.个人计算机的发展历史,微型机问世40多年来，以Intel、AMD等为代表的一大批芯片制造商，为微型机提供了数十个品种几百个型号的CPU。数据宽度从4位、8位、16位发展到了32位和64位，一个芯片内包含的CPU核心，从单一的核心发展到双核乃至4个、6个和8个等多个核心。当前，微型机的发展已经进入了智能多核时代。下面，从PC机诞生开始，以PC机所用的CPU的发展为主线条，概述微型计算机的发展历程。,3.个人计算机的发展历史,1）第一代微型机1978年6月，Intel发布
11、了16位CPU 8086，频率为5、8和10 MHz，含2.9万晶体管。1年后又推出准16位的8088 CPU。,Intel 8086,Intel 8088,1981年8月12日，IBM公司发布了用8088设计的IBM 5150微型机，主频4.77MHz，64KB内存，5个插槽可供增加内存或扩展外设。它配置了CRT显示器、键盘和两个360KB的5.25”软盘驱动器，采用微软的DOS 1.0操作系统。IBM把它称为Personal Computer（PC，个人计算机）。不久，“PC”便成了个人计算机的代名词。,IBM PC微型机,1983年5月，IBM又推出了仍采用8088的改进型IBM 516
12、0机，即PC/XT，意为采用了扩展技术的个人机。除5”软驱外，还首次配置了一个10MB硬盘；128KB内存，可扩到640KB；支持8色显示器或MDA单色显示器，分辨率720*350；DOS 2.0操作系统，首次用目录和目录树来管理磁盘文件。机器的外形上与IBM PC机无明显区别，价格低廉，广受欢迎，因此出现了许多PC兼容机。,PC/XT计算机的内部,3.个人计算机的发展历史,2）第二代微型机1982 年，16位的Intel 80286发布，频率20MHz，增加了保护模式，有24根地址线，可访问16MB内存，支持1GB以上的虚拟内存，每秒执行270万条指令，集成了13.4万个晶体管。,1984年
13、8月，IBM发布了用80286设计的第二代微型机IBM 5170，即PC/AT，第二年大量进入市场，AT意为Advan-ced Technology，即采用了先进技术的PC机。它引入了16位ISA总线，数据处理和存储管理能力大大提高。长期以来，PC/AT都是计算机工业界的实际标准。,3.个人计算机的发展历史,3）第三代微型机1985年Intel推出32位CPU 80386DX。含27.5万晶体管，频率33MHz，32根地址线可寻址4GB内存，首次使用外置高速缓存(Cache)，速度600万指令/秒。它还支持“虚拟86”工作模式，可以模拟多个8086来提供多任务能力。接着，又推出了与286兼容的
14、386SX、低功耗的386DL以及80387协处理器等芯片。1986年9月Compaq公司开发出世界上第一台386计算机，配置20MB 硬盘，1.2M B软驱。同时，微软发布了Windows操作系统，CD-ROM技术也问世了。用386设计的32位PC机运算能力强大，应用扩展到了商业办公、工程设计、数值计算、数据中心和个人娱乐等领域。,80387 FPU,80386DX,80386SL,光驱和光盘,3.个人计算机的发展历史,4）第四代微型机1989年，32位的80486DX发布。它含120万晶体管，频率高达100MHz，内含80387和8KB的Cache，首次采用RISC（精简指令集计算）技术，
15、可在1个时钟周期内执行1条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了CPU 与内存的数据交换速度。同年，万维网（World Wide Web，WWW）在欧洲诞生，声霸卡（Sound Blaster Card）发布。第二年，Win3.0推出，第一代多媒体个人电脑（MPC）标准发布。基于ISA总线、具有多媒体功能的486机成了计算机市场的宠儿。,1989年欧洲粒子中心的蒂姆发明了万维网,ISA总线接口的声霸卡,80486DX4 主板,80486 PC机,3.个人计算机的发展历史,5）第五代微型机1993年，Intel推出了Pentium（奔腾）CPU，即拉丁文5，习惯称586。它含310万晶体管，频
16、率高达200MHz，内置16K的一级缓存；并首次引入了超频（Over Clock）技术，使系统能运行在更高的频率，每秒执行1亿条指令。类似芯片还有AMD公司的K5、Cyrix公司的6x86。1997年，Intel推出了多功能的Pentium MMX处理器，游戏和多媒体处理能力提高了近60。配置了32位多任务Win95的奔腾微机，是当时颇受欢迎的机型。,Intel Pentium,Cyrix X86,AMD-K5,PentiumPro,Pentium MMX,AMD K5主板-1997年的产品,采用Pentium Pro联想PC机,IBM ThinkPad 600E笔记本CPU：Pentium
17、II主频：400MHz显示器：13.3英寸TFT LCD内存：64MB硬盘：10GB外设：24速光驱音频：3D环绕音接口：红外接口电池：锂电池，3小时尺寸：30024036mm3重量：2.5kg,3.个人计算机的发展历史,6）第六代微型机从1998年开始的5年时间里，各芯片制造商开发了一大批32位微处理器，被广泛应用在高档台式机、笔记本电脑、工作站和服务器中。例如，Intel的P、Celeron、P、P4，AMD的K6、Athlon XP等。它们在制造工艺、两级Cache、SSE（SIMD 流技术扩展）和SSE2指令集、前端总线频率、超频技术、CPU的散热措施等多个方面，均明显优于586。,A
18、MD-K6,插卡形式的Pentium II,Intel Celeron（赛扬）,Pentium III,Pentium 4,AMD Athlon XP（速龙）,采用Pentium 4的32位Dell PC机,采用Pentium 4的32位HP PC机,采用AMD K6-2的32位笔记本电脑,3.个人计算机的发展历史,7）第七代微型机2003年9月，AMD公司首先发布了面向台式机的64位处理器Athlon 64（速龙）和64 FX。Intel在尝试了新的IA-64架构失败后，研发成了扩展64位内存技术EM64T架构，并用到了P4 6xx和P4 EE等系列的64位处理器设计中。随后又推出了一批用于
19、手提电脑、工作站和服务器的64位CPU，标志着64位微型机时代的到来。,AMD Athlon 64（速龙）,AMD Athlon 64 FX,AMD Opteron（皓龙）,AMD的64位处理器,P4 630 64位CPU,P4 630安装后,P4 630的插座,P4 EE 3.46(GHz),INTEL的64位处理器,联想家悦D2000E PC：采用AMD Sempron（闪龙）64 2600+64位CPU，256MB内存，DVD光驱，2.0独立音箱，17寸LCD。主板芯片组VIA K8M800，支持800MHz HyperTransport总线、显示接口AGP 8X、SATA硬盘接口、US
20、B 2.0等主流技术。,Dell DimensionXPS台式机：64位Pentium4EE CPU，3.20GHz主频，1G B 内存120GB SATA硬盘RADEON 9800XT显卡(256MB显存)19寸液晶显示器8倍速DVD+R/RW光驱SoundBlasterAudigy2声卡WindowsXPHome Edition,3.个人计算机的发展历史,8）第八代微型机2005年6月，Intel和AMD相继推出了台式机的双核心处理器。2006年，Intel和AMD都发布了4核心处理器。微型机的发展进入了多核心时代。,速龙双核与奔4双核,Phenom II x6(羿龙II六核),用AMD羿
21、龙II六核处理器设计的主板,Pentium D950双核,Pentium E2140双核,Core 2 Quad(酷睿四核),Core 2 Duo(酷睿双核),Core i3 2010,Core i5,Core i7及其插座,方正卓越K100-8480台式机 采用Intel酷睿2双核处理器E4300，该处理器基于Conroe核心，65纳米制程，主频1.8GHz，800MHz前端总线，内置2MB二级缓存，功耗65W，内存为1GB DDR2，配置了160GB高速SATA硬盘和GeForce 7100GS 256M DDR2 PCIE-X16高性能显卡,DVD刻录光盘。,Dell Studio XPS 8100台式机:CPU:Core i5 4核750,主频2.66GHzDDR3 1066 4GB内存8MB 三级缓存1TB硬盘英特尔 H57芯片组DVDRW驱动器 64 位Win7 Home PremiumTruStudio PCTM 声卡支持GPU的NVIDIA GeForce GT220显卡高清宽屏显示器ST2310,采用Core i7的台式机,采用Core i7的一体机,采用Core i3和Win8的笔记本电脑,
