計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史

1、發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)的發(fā)展主要表現(xiàn)在其核心部件微處理器的發(fā)展上，每當(dāng)一款新型的微處理器出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件的相應(yīng)發(fā)展，如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化，存儲(chǔ)器存取容量的不斷增大、存取速度的不斷提高，外圍設(shè)備的不斷改進(jìn)以及新設(shè)備的不斷出現(xiàn)等。 根據(jù)微處理器的字長(zhǎng)和功能，可將其發(fā)展劃分為以下幾個(gè)階段。 第1階段第1階段（19711973年）是4位和8位低檔微處理器時(shí)代，通常稱(chēng)為第1代，其典型產(chǎn)品是Intel4004和Intel8008微處理器和分別由它們組成的MCS-4和MCS-8微機(jī)?；咎攸c(diǎn)是采用PMOS工藝，集成度低（4000個(gè)晶體管/片），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)都比較簡(jiǎn)單，主要采用機(jī)器語(yǔ)

2、言或簡(jiǎn)單的匯編語(yǔ)言，指令數(shù)目較少（20多條指令），基本指令周期為2050s，用于簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)合。 Intel在1969年為日本計(jì)算機(jī)制造商Busicom的一項(xiàng)專(zhuān)案，著手開(kāi)發(fā)第一款微處理器，為一系列可程式化計(jì)算機(jī)研發(fā)多款晶片。最終，英特爾在1971年11月15日向全球市場(chǎng)推出4004微處理器，當(dāng)年Intel 4004處理器每顆售價(jià)為200美元。4004 是英特爾第一款微處理器，為日后開(kāi)發(fā)系統(tǒng)智能功能以及個(gè)人電腦奠定發(fā)展基礎(chǔ)，其晶體管數(shù)目約為2300顆。 翌年，Intel推出8008微處理器，其運(yùn)算威力是4004的兩倍。Radio Electronics于1974年刊載一篇文章介紹一部采用8008

3、的Mark-8裝置，被公認(rèn)是第一部家用電腦，在當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這部電腦在制造、維護(hù)、與運(yùn)作方面都相當(dāng)困難。Intel 8008晶體管數(shù)目約為3500顆。 第2階段第2階段（19711977年）是8位中高檔微處理器時(shí)代，通常稱(chēng)為第2代，其典型產(chǎn)品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它們的特點(diǎn)是采用NMOS工藝，集成度提高約4倍，運(yùn)算速度提高約1015倍（基本指令執(zhí)行時(shí)間12s），指令系統(tǒng)比較完善，具有典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和中斷、DMA等控制功能。軟件方面除了匯編語(yǔ)言外，還有BASIC、FORTRAN等高級(jí)語(yǔ)言和相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，在后期還出現(xiàn)了操

4、作系統(tǒng)。 1974年，Intel推出8080處理器，并作為Altair個(gè)人電腦的運(yùn)算核心，Altair在星艦奇航電視影集中是企業(yè)號(hào)太空船的目的地。電腦迷當(dāng)時(shí)可用395美元買(mǎi)到一組Altair的套件。它在數(shù)個(gè)月內(nèi)賣(mài)出數(shù)萬(wàn)套，成為史上第一款下訂單后制造的機(jī)種。Intel 8080晶體管數(shù)目約為6千顆。 第3階段第3階段（19781984年）是16位微處理器時(shí)代，通常稱(chēng)為第3代，其典型產(chǎn)品是Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微處理器。其特點(diǎn)是采用HMOS工藝，集成度（2000070000晶體管/片）和運(yùn)算速度（基本指令執(zhí)行時(shí)間是0.5

5、s）都比第2代提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。指令系統(tǒng)更加豐富、完善，采用多級(jí)中斷、多種尋址方式、段式存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、硬件乘除部件，并配置了軟件系統(tǒng)。這一時(shí)期著名微機(jī)產(chǎn)品有IBM公司的個(gè)人計(jì)算機(jī)。1981年IBM公司推出的個(gè)人計(jì)算機(jī)采用8088CPU。緊接著1982年又推出了擴(kuò)展型的個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM PC/XT，它對(duì)內(nèi)存進(jìn)行了擴(kuò)充，并增加了一個(gè)硬磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。 80286（也被稱(chēng)為286）是英特爾首款能執(zhí)行所有舊款處理器專(zhuān)屬軟件的處理器，這種軟件相容性之后成為英特爾全系列微處理器的注冊(cè)商標(biāo)，在6年的銷(xiāo)售期中，估計(jì)全球各地共安裝了1500萬(wàn)部286個(gè)人電腦。Intel 80286處理器晶體管數(shù)目為13萬(wàn)4千顆。198

6、4年，IBM公司推出了以80286處理器為核心組成的16位增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM PC/AT。由于IBM公司在發(fā)展個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)采用 了技術(shù)開(kāi)放的策略，使個(gè)人計(jì)算機(jī)風(fēng)靡世界。 第4階段第4階段（19851992年）是32位微處理器時(shí)代，又稱(chēng)為第4代。其典型產(chǎn)品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。其特點(diǎn)是采用HMOS或CMOS工藝，集成度高達(dá)100萬(wàn)個(gè)晶體管/片，具有32位地址線(xiàn)和32位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。每秒鐘可完成600萬(wàn)條指令（Million Instructions Per Second，MIPS）。微型計(jì)算機(jī)的功能已經(jīng)達(dá)到甚至超過(guò)超級(jí)小型計(jì)算

7、機(jī)，完全可以勝任多任務(wù)、多用戶(hù)的作業(yè)。同期，其他一些微處理器生產(chǎn)廠(chǎng)商（如AMD、TEXAS等）也推出了80386/80486系列的芯片。 Intel 80386微處理器內(nèi)含275,000 個(gè)晶體管比當(dāng)初的4004多了100倍以上，這款32位元處理器首次支持多工任務(wù)設(shè)計(jì)，能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)程序。Intel 80386晶體管數(shù)目約為27萬(wàn)5千顆。 Intel 80486處理器世代讓電腦從命令列轉(zhuǎn)型至點(diǎn)選式（point to click）的圖形化操作環(huán)境，據(jù)史密森美國(guó)歷史博物館的科技史學(xué)家David K. Allison回憶道：“當(dāng)時(shí)我擁有第一部彩色螢?zāi)浑娔X，開(kāi)始能以大幅加快的速度進(jìn)行桌面排版作業(yè)?！盜

8、ntel 80486處理器率先內(nèi)建數(shù)學(xué)協(xié)同處理器，由于能扮演中央處理器處理復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此能加快整體運(yùn)算的速度。Intel 80486晶體管數(shù)目為120萬(wàn)顆。 第5階段第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時(shí)代，通常稱(chēng)為第5代。典型產(chǎn)品是Intel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的AMD的K6系列微處理器芯片。內(nèi)部采用了超標(biāo)量指令流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，并具有相互獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)高速緩存。隨著MMX（MultiMediaeXtended）微處理器的出現(xiàn)，使微機(jī)的發(fā)展在網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺(tái)階。 1997年推出的Pentium II處理器結(jié)合了Intel M

9、MX技術(shù)，能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料，首次采用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封裝，內(nèi)建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、編輯、以及透過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)和親友分享數(shù)位相片、編輯與新增文字、音樂(lè)或制作家庭電影的轉(zhuǎn)場(chǎng)效果、使用視訊電話(huà)以及透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電話(huà)線(xiàn)與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)傳送影片，Intel Pentium II處理器晶體管數(shù)目為750萬(wàn)顆。 Pentium III 處理器加入70個(gè)新指令，加入網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)串流SIMD延伸集稱(chēng)為MMX，能大幅提升先進(jìn)影像、3D、串流音樂(lè)、影片、語(yǔ)音辨識(shí)等應(yīng)用的性能，它能大幅提升網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的使用經(jīng)驗(yàn)，讓使用者能瀏覽逼真的線(xiàn)上博物館與商店

10、，以及下載高品質(zhì)影片，Intel首次導(dǎo)入0.25微米技術(shù)，Intel Pentium III晶體管數(shù)目約為950萬(wàn)顆。 2000年推出的Pentium 4處理器內(nèi)建了4200萬(wàn)個(gè)晶體管，以及采用0.18微米的電路，Pentium 4初期推出版本的速度就高達(dá)1.5GHz，晶體管數(shù)目約為4200萬(wàn)顆，翌年8月，Pentium 4 處理理達(dá)到2 GHz的里程碑。2002年英特爾推出新款I(lǐng)ntel Pentium 4處理器內(nèi)含創(chuàng)新的Hyper-Threading(HT）超線(xiàn)程技術(shù)。超線(xiàn)程技術(shù)打造出新等級(jí)的高性能桌上型電腦，能同時(shí)快速執(zhí)行多項(xiàng)運(yùn)算應(yīng)用，或針對(duì)支持多重線(xiàn)程的軟件帶來(lái)更高的性能。超線(xiàn)程技術(shù)讓

11、電腦性能增加25%。除了為桌上型電腦使用者提供超線(xiàn)程技術(shù)外，英特爾也達(dá)成另一項(xiàng)電腦里程碑，就是推出運(yùn)作頻率達(dá)3.06 GHz的Pentium 4處理器，是首款每秒執(zhí)行30億個(gè)運(yùn)算周期的商業(yè)微處理器，如此優(yōu)異的性能要?dú)w功于當(dāng)時(shí)業(yè)界最先進(jìn)的0.13微米制程技術(shù)，翌年，內(nèi)建超線(xiàn)程技術(shù)的Intel Pentium 4處理器頻率達(dá)到3.2 GHz。 第6階段第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時(shí)代，通常稱(chēng)為第6代。“酷?！笔且豢铑I(lǐng)先節(jié)能的新型微架構(gòu)，設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是提供卓然出眾的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所謂的能效比。早期的酷睿是基于筆記本處理器的。 酷睿2：英文名稱(chēng)為Core

12、 2 Duo，是是英特爾在2006年推出的新一代基于Core微架構(gòu)的產(chǎn)品體系統(tǒng)稱(chēng)。于2006年7月27日發(fā)布?？犷?是一個(gè)跨平臺(tái)的構(gòu)架體系，包括服務(wù)器版、桌面版、移動(dòng)版三大領(lǐng)域。其中，服務(wù)器版的開(kāi)發(fā)代號(hào)為Woodcrest，桌面版的開(kāi)發(fā)代號(hào)為Conroe，移動(dòng)版的開(kāi)發(fā)代號(hào)為Merom。 酷睿2處理器的Core微架構(gòu)是Intel的以色列設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在Yonah微架構(gòu)基礎(chǔ)之上改進(jìn)而來(lái)的新一代英特爾架構(gòu)。最顯著的變化在于在各個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行強(qiáng)化。為了提高兩個(gè)核心的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換效率采取共享式二級(jí)緩存設(shè)計(jì)，2個(gè)核心共享高達(dá)4MB的二級(jí)緩存。 SNB(Sandy Bridge）是英特爾在2011年初發(fā)布的新一代

13、處理器微架構(gòu)，這一構(gòu)架的最大意義莫過(guò)于重新定義了“整合平臺(tái)”的概念，與處理器“無(wú)縫融合”的“核芯顯卡”終結(jié)了“集成顯卡”的時(shí)代。這一創(chuàng)舉得益于全新的32nm制造工藝。由于Sandy Bridge 構(gòu)架下的處理器采用了比之前的45nm工藝更加先進(jìn)的32nm制造工藝，理論上實(shí)現(xiàn)了CPU功耗的進(jìn)一步降低，及其電路尺寸和性能的顯著優(yōu)化，這就為將整合圖形核心（核芯顯卡）與CPU封裝在同一塊基板上創(chuàng)造了有利條件。此外，第二代酷睿還加入了全新的高清視頻處理單元。視頻轉(zhuǎn)解碼速度的高與低跟處理器是有直接關(guān)系的，由于高清視頻處理單元的加入，新一代酷睿處理器的視頻處理時(shí)間比老款處理器至少提升了30%。 在2012年4月2