『壹』 我國計算機的發展歷程
1964年第一台電子數字計算機ENIAC誕生
第一代
(1946~1958)
邏輯原件
:電子管
主存儲器:磁芯、磁鼓
輔助存儲器:磁鼓、磁帶
處理方式:機器語言、匯編語言
運算速度:幾千~幾萬(次/秒)
主要特點:體積大,耗電多,可靠性差,價格昂貴,維修復雜
第二代(1958~1964)
邏輯原件:晶體管
主存儲器:磁芯、磁鼓
輔助存儲器:磁鼓、磁帶、磁碟
處理方式:作業連續處理、編譯語言
運算速度
:幾萬~幾十萬(次/秒)
主要特點:
體積較小,重量輕,耗電小,可靠性較高
第三代
(1964~1971)邏輯元件:中、小規模集成電路
主存儲器:
半導體存儲器
輔助存儲器:磁帶、磁鼓、磁碟
處理方式:實時、分時處理多道程序
運算速度:幾十萬~幾百萬(次/秒)
主要特點:
小型化,耗電少,可靠性高
第四代
(1971至今)
邏輯元件:
大規模、超大規模集成電路
主存儲器:半導體存儲器
輔助存儲器:磁帶、磁碟、光碟
處理方式:實時、分時處理,網路結構
運算速度:幾百萬~百億(次/秒)
主要特點:微型化,耗電極少,可靠性很高
『貳』 微機的發展歷史
計算機的歷史
現代計算機的誕生和發展 現代計算機問世之前,計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機三個階段。
早在17世紀,歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年,法國數學家帕斯卡採用與鍾表類似的齒輪傳動裝置,製成了最早的十進制加法器。1678年,德國數學家萊布尼茲製成的計算機,進一步解決了十進制數的乘、除運算。
英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個設想,每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年,巴貝奇設計了一種程序控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程序控制方式計算機的雛型,但限於當時的技術條件而未能實現。
巴貝奇的設想提出以後的一百多年期間,電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展,在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體;在系統技術方面,相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展准備了技術和物質條件。
與此同時,數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代,物理學的各個領域經歷著定量化的階段,描述各種物理過程的數學方程,其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是,數值分析受到了重視,研究出各種數值積分,數值微分,以及微分方程數值解法,把計算過程歸結為巨量的基本運算,從而奠定了現代計算機的數值演算法基礎。
社會上對先進計算工具多方面迫切的需要,是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後,各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山,已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後,軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間,德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作,幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。
德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3,已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國,1940~1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過,繼電器的開關速度大約為百分之一秒,使計算機的運算速度受到很大限制。
電子計算機的開拓過程,經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從「外加式程序」到「存儲程序」的演變。1938年,美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年,英國外交部通信處製成了「巨人」電子計算機。這是一種專用的密碼分析機,在第二次世界大戰中得到了應用。
1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC),最初也專門用於火炮彈道計算,後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機,運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是,這種計算機的程序仍然是外加式的,存儲容量也太小,尚未完全具備現代計算機的主要特徵。
新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月,馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7~8月間,他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》,推動了存儲程序式計算機的設計與製造。
1949年,英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC);美國則於1950年製成了東部標准自動計算機(SFAC)等。至此,電子計算機發展的萌芽時期遂告結束,開始了現代計算機的發展時期。
在創制數字計算機的同時,還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時,常用數學方程描述某一過程;相反,解數學方程的過程,也有可能採用物理過程模擬方法,對數發明以後,1620年製成的計算尺,己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量,於1855年製成了積分儀。
19世紀數學物理的另一項重大成就——傅里葉分析,對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期,相繼製成了多種計算傅里葉系數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時,人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性,並將主要精力轉向了數字計算機。
電子數字計算機問世以後,模擬計算機仍然繼續有所發展,並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種,即用在特定領域的高效信息處理工具或模擬工具。
20世紀中期以來,計算機一直處於高速度發展時期,計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比,平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化,發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機),以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。
計算機器件從電子管到晶體管,再從分立元件到集成電路以至微處理器,促使計算機的發展出現了三次飛躍。
在電子管計算機時期(1946~1959),計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時,主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型,通常按此對計算機進行分類。
到了晶體管計算機時期(1959~1964),主存儲器均採用磁心存儲器,磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展,而且中、小型計算機,特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。
1964年,在集成電路計算機發展的同時,計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位,磁碟成了不可缺少的輔助存儲器,並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展,以及微程序技術的發展和應用,計算機系統中開始出現固件子系統。
20世紀70年代以後,計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平,微處理器和微型計算機應運而生,各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用,對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。
微型計算機在社會上大量應用後,一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起,進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。
在電子管計算機時期,一些計算機配置了匯編語言和子程序庫,科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段,事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言,和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型,使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。
進入集成電路計算機發展時期以後,在計算機中形成了相當規模的軟體子系統,高級語言種類進一步增加,操作系統日趨完善,具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強,明顯地改變了計算機的使用屬性,使用效率顯著提高。
在現代計算機中,外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上,其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強,既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合,又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。
外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等;輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中,對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。
新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理,而且能面向知識處理,具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力,將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。
計算技術在中國的發展 在人類文明發展的歷史上中國曾經在早期計算工具的發明創造方面寫過光輝的一頁。遠在商代,中國就創造了十進制記數方法,領先於世界千餘年。到了周代,發明了當時最先進的計算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨製成的顏色不同的小棍。計算每一個數學問題時,通常編出一套歌訣形式的演算法,一邊計算,一邊不斷地重新布棍。中國古代數學家祖沖之,就是用算籌計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結果比西方早一千年。
珠算盤是中國的又一獨創,也是計算工具發展史上的第一項重大發明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關系密切的計算工具,最初大約出現於漢朝,到元朝時漸趨成熟。珠算盤不僅對中國經濟的發展起過有益的作用,而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區,經受了歷史的考驗,至今仍在使用。
中國發明創造指南車、水運渾象儀、記里鼓車、提花機等,不僅對自動控制機械的發展有卓越的貢獻,而且對計算工具的演進產生了直接或間接的影響。例如,張衡製作的水運渾象儀,可以自動地與地球運轉同步,後經唐、宋兩代的改進,遂成為世界上最早的天文鍾。
記里鼓車則是世界上最早的自動計數裝置。提花機原理劉計算機程序控制的發展有過間接的影響。中國古代用陽、陰兩爻構成八卦,也對計算技術的發展有過直接的影響。萊布尼茲寫過研究八卦的論文,系統地提出了二進制算術運演算法則。他認為,世界上最早的二進製表示法就是中國的八卦。
經過漫長的沉寂,新中國成立後,中國計算技術邁入了新的發展時期,先後建立了研究機構,在高等院校建立了計算技術與裝置專業和計算數學專業,並且著手創建中國計算機製造業。
1958年和1959年,中國先後製成第一台小型和大型電子管計算機。60年代中期,中國研製成功一批晶體管計算機,並配製了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統軟體。60年代後期,中國開始研究集成電路計算機。70年代,中國已批量生產小型集成電路計算機。80年代以後,中國開始重點研製微型計算機系統並推廣應用;在大型計算機、特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展;建立了計算機服務業,逐步健全了計算機產業結構。
在計算機科學與技術的研究方面,中國在有限元計算方法、數學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統結構和軟體等方面都有所建樹。在計算機應用方面,中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程式控制制等方面,計算機應用研究和實踐也日益活躍。
『叄』 微型計算機的發展經歷了哪幾個階段,各階段微處理器的主要特徵是什麼
1.第一階段 電子管計算機(1946~1957年)
主要特點是:
(1)採用電子管作為基本邏輯部件,體積大,耗電量大,壽命短,可靠性大, 成本高。
(2)採用電子射線管作為存儲部件,容量很小, 後來外存儲器使用了磁鼓存儲信息,擴充了容量。
(3)輸入輸出裝置落後,主要使用穿孔卡片,速度慢,容易出去使用十分不便。 (4)沒有系統軟體,只能用機器語言和匯編語言編程。
2.第二階段 晶體管計算機 (1958~1964年)
主要特點是:
(1)採用晶體管製作基本邏輯部件,體積減小,重量減輕,能耗降低,成本下降,計算機的可靠性和運算速度均得到提高。
(2)普遍採用磁芯作為貯存器,採用磁碟/磁鼓作為外存儲器。
(3)開始有了系統軟體(監控程序),提出了操作系統概念,出現了高級語言。
3.第三階段 集成電路計算機 (1965~1969年)
主要特點是:
(1)採用中,小規模集成電路製作各種邏輯部件,從而使計算機體積小,重量更輕,耗電更省,壽命更長,成本更低,運算速度有了更大的提高。
(2)採用半導體存儲器作為主存,取代了原來的磁芯存儲器,使存儲器容量的存取速度有了大幅度的 提高,增加了系統的處理能力。
(3)系統軟體有了很大發展, 出現了分時操作系統, 多用戶可以共享計算機軟硬體資源。
(4)在程序設計方面上採用了結構化程序設計,為研製更加復雜的軟體提供了技術上的保證。
4.第四階段 大規模、超大規模集成電路計算機 (1970年至今)
『肆』 微型計算機的發展又經歷了哪幾個階段
微型計算機的發展又經歷了六個階段:
第1階段
第1階段(1971—1973年)是4位和8位低檔微處理器時代,通常稱為第1代,其典型產品是Intel4004和Intel8008微處理器和分別由它們組成的MCS-4和MCS-8微機。ntel 4004是一種4位微處理器,可進行4位二進制的並行運算,它有45條指令,速度0.05MIPs(Million Instruction Per Second,每秒百萬條指令)。Intel 4004的功能有限,主要用於計算器、電動打字機、照相機、台秤、電視機等家用電器上,使這些電器設備具有智能化,從而提高它們的性能。Intel 8008是世界上第一種8位的微處理器。存儲器採用PMOS工藝。基本特點是採用PMOS工藝,集成度低(4000個晶體管/片),系統結構和指令系統都比較簡單,主要採用機器語言或簡單的匯編語言,指令數目較少(20多條指令),基本指令周期為20~50μs,用於簡單的控制場合。
第2階段
第2階段(1974—1977年)是8位中高檔微處理器時代,通常稱為第2代,其典型產品是Intel8080/8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。它們的特點是採用NMOS工藝,集成度提高約4倍,運算速度提高約10~15倍(基本指令執行時間1~2μs),指令系統比較完善,具有典型的計算機體系結構和中斷、DMA等控制功能。它們均採用NMOS工藝,集成度約9000隻晶體管,平均指令執行時間為1μS~2μS,採用匯編語言、BASIC、Fortran編程,使用單用戶操作系統。
第3階段
第3階段(1978——1984年)是16位微處理器時代,通常稱為第3代,其典型產品是Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000等微處理器。其特點是採用HMOS工藝,集成度(20000~70000晶體管/片)和運算速度(基本指令執行時間是0.5μs)都比第2代提高了一個數量級。指令系統更加豐富、完善,採用多級中斷、多種定址方式、段式存儲機構、硬體乘除部件,並配置了軟體系統。這一時期著名微機產品有IBM公司的個人計算機。8086和8088在晶元內部均採用16位數據傳輸,所以都稱為16位微處理器,但8086每周期能傳送或接收16位數據,而8088每周期只採用8位。因為最初的大部分設備和晶元是8位的,而8088的外部8位數據傳送、接收能與這些設備相兼容。8088採用40針的DIP封裝,工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz,微處理器集成了大約29000個晶體管。1981年IBM公司推出的個人計算機採用8088CPU。
1982年,英特爾公司在8086的基礎上,研製出了80286微處理器,該微處理器的最大主頻為20MHz,內、外部數據傳輸均為16位,使用24位內存儲器的定址,內存定址能力為16MB。80286可工作於兩種方式,一種叫實模式,另一種叫保護方式。
在實模式下,微處理器可以訪問的內存總量限制在1兆位元組;而在保護方式之下,80286可直接訪問16兆位元組的內存。此外,80286工作在保護方式之下,可以保護操作系統,使之不像實模式或8086等不受保護的微處理器那樣,在遇到異常應用時會使系統停機。80286在以下四個方面比它的前輩有顯著的改進:支持更大的內存;能夠模擬內存空間;能同時運行多個任務;提高了處理速度。80286的封裝是一種被稱為PGA的正方形包裝。PGA是源於PLCC的便宜封裝,它有一塊內部和外部固體插腳,在這個封裝中,80286集成了大約130000個晶體管。
1984年,IBM公司推出了以80286處理器為核心組成的16位增強型個人計算機IBM PC/AT。由於IBM公司在發展個人計算機時採用 了技術開放的策略,使個人計算機風靡世界。
最早PC機的速度是4MHz,第一台基於80286的AT機運行速度為6MHz至8MHz,一些製造商還自行提高速度,使80286達到了20MHz,這意味著性能上有了重大的進步。
IBM PC/AT微機的匯流排保持了XT的三層匯流排結構,並增加了高低位位元組匯流排驅動器轉換邏輯和高位位元組匯流排。與XT機一樣,CPU也是焊接在主板上的。
第4階段
第4階段(1985—1992年)是32位微處理器時代,又稱為第4代。其典型產品是Intel公司的80386/80486,Motorola公司的M69030/68040等。其特點是採用HMOS或CMOS工藝,集成度高達100萬個晶體管/片,具有32位地址線和32位數據匯流排。每秒鍾可完成600萬條指令(Million Instructions Per Second,MIPS)。微型計算機的功能已經達到甚至超過超級小型計算機,完全可以勝任多任務、多用戶的作業。同期,其他一些微處理器生產廠商(如AMD等)也推出了80386/80486系列的晶元。
80386DX的內部和外部數據匯流排是32位,地址匯流排也是32位,可以定址到4GB內存,並可以管理64TB的虛擬存儲空間。它的運算模式除了具有實模式和保護模式以外,還增加了一種「虛擬86」的工作方式,可以通過同時模擬多個8086微處理器來提供多任務能力。
80386DX有比80286更多的指令,頻率為12.5MHz的80386每秒鍾可執行6百萬條指令,比頻率為16MHz的80286快2.2倍。80386最經典的產品為80386DX-33MHz,一般我們說的80386就是指它。
由於32位微處理器的強大運算能力,PC的應用擴展到很多的領域,如商業辦公和計算、工程設計和計算、數據中心、個人娛樂。80386使32位CPU成為了PC工業的標准。
1989年英特爾公司又推出准32位微處理器晶元80386SX。這是Intel為了擴大市場份額而推出的一種較便宜的普及型CPU,它的內部數據匯流排為32位,外部數據匯流排為16位,它可以接受為80286開發的16位輸入/輸出介面晶元,降低整機成本。80386SX推出後,性能大大優於80286,而價格只是80386的三分之一。
1989年,我們大家耳熟能詳的80486晶元由英特爾推出。這款經過四年開發和3億美元資金投入的晶元的偉大之處在於它首次實破了100萬個晶體管的界限,集成了120萬個晶體管,使用1微米的製造工藝。80486的時鍾頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。
80486是將80386和數學協微處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個晶元內。80486中集成的80487的數字運算速度是以前80387的兩倍,內部緩存縮短了微處理器與慢速DRAM的等待時間。並且,在80x86系列中首次採用了RISC(精簡指令集)技術,可以在一個時鍾周期內執行一條指令。它還採用了突發匯流排方式,大大提高了與內存的數據交換速度。由於這些改進,80486的性能比帶有80387數學協微處理器的80386 DX性能提高了4倍。
第5階段
第5階段(1993-2005年)是奔騰(pentium)系列微處理器時代,通常稱為第5代。典型產品是Intel公司的奔騰系列晶元及與之兼容的AMD的K6系列微處理器晶元。內部採用了超標量指令流水線結構,並具有相互獨立的指令和數據高速緩存。隨著MMX(MultiMediaeXtended)微處理器的出現,使微機的發展在網路化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的台階。
早期的奔騰75MHz~120MHz使用0.5微米的製造工藝,後期120MHz頻率以上的奔騰則改用0.35微米工藝。經典奔騰的性能相當平均,整數運算和浮點運算都不錯。為了提高電腦在多媒體、3D圖形方面的應用能力,許多新指令集應運而生,其中最著名的三種便是英特爾的MMX、SSE和AMD的3D NOW!。 MMX(MultiMedia Extensions,多媒體擴展指令集)是英特爾於1996年發明的一項多媒體指令增強技術,包括57條多媒體指令,這些指令可以一次處理多個數據,MMX技術在軟體的配合下,就可以得到更好的性能。
多能奔騰(Pentium MMX)的正式名稱就是「帶有MMX技術的Pentium」,是在1996年底發布的。從多能奔騰開始,英特爾就對其生產的CPU開始鎖倍頻了,但是MMX的CPU超外頻能力特別強,而且還可以通過提高核心電壓來超倍頻,所以那個時候超頻是一個很時髦的行動。超頻這個詞語也是從那個時候開始流行的。
多能奔騰是繼Pentium後英特爾又一個成功的產品,其生命力也相當頑強。多能奔騰在原Pentium的基礎上進行了重大的改進,增加了片內16KB數據緩存和16KB指令緩存,4路寫緩存以及分支預測單元和返回堆棧技術。特別是新增加的57條MMX多媒體指令,使得多能奔騰即使在運行非MMX優化的程序時,也比同主頻的Pentium CPU要快得多。
1997年推出的Pentium II處理器結合了Intel MMX技術,能以極高的效率處理影片、音效、以及繪圖資料,首次採用Single Edge Contact (S.E.C) 匣型封裝,內建了高速快取記憶體。這款晶片讓電腦使用者擷取、編輯、以及透過網際網路和親友分享數位相片、編輯與新增文字、音樂或製作家庭電影的轉場效果、使用視訊電話以及透過標准電話線與網際網路傳送影片,Intel Pentium II處理器晶體管數目為750萬顆。
1999年推出的Pentium III 處理器加入70個新指令,加入網際網路串流SIMD延伸集稱為MMX,能大幅提升先進影像、3D、串流音樂、影片、語音辨識等應用的性能,它能大幅提升網際網路的使用經驗,讓使用者能瀏覽逼真的線上博物館與商店,以及下載高品質影片,Intel首次導入0.25微米技術,Intel Pentium III晶體管數目約為950萬顆。
與此同年,英特爾還發布了PentiumIII Xeon處理器。作為PentiumII Xeon的後繼者,除了在內核架構上採納全新設計以外,也繼承了Pentium III處理器新增的70條指令集,以更好執行多媒體、流媒體應用軟體。除了面對企業級的市場以外,Pentium III Xeon加強了電子商務應用與高階商務計算的能力。在緩存速度與系統匯流排結構上,也有很多進步,很大程度提升了性能,並為更好的多處理器協同工作進行了設計。
2000年推出的Pentium 4處理器內建了4200萬個晶體管,以及採用0.18微米的電路,Pentium 4初期推出版本的速度就高達1.5GHz,晶體管數目約為4200萬顆,翌年8月,Pentium 4 處理理達到2 GHz的里程碑。2002年英特爾推出新款Intel Pentium 4處理器內含創新的Hyper-Threading(HT)超線程技術。超線程技術打造出新等級的高性能桌上型電腦,能同時快速執行多項運算應用,或針對支持多重線程的軟體帶來更高的性能。超線程技術讓電腦性能增加25%。除了為桌上型電腦使用者提供超線程技術外,英特爾也達成另一項電腦里程碑,就是推出運作頻率達3.06 GHz的Pentium 4處理器,是首款每秒執行30億個運算周期的商業微處理器,如此優異的性能要歸功於當時業界最先進的0.13微米製程技術,翌年,內建超線程技術的Intel Pentium 4處理器頻率達到3.2 GHz。
PentiumM:由以色列小組專門設計的新型移動CPU,Pentium M是英特爾公司的x86架構微處理器,供筆記簿型個人電腦使用,亦被作為Centrino的一部分,於2003年3月推出。公布有以下主頻:標准1.6GHz,1.5GHz,1.4GHz,1.3GHz,低電壓1.1GHz,超低電壓900MHz。為了在低主頻得到高效能,Banias作出了優化,使每個時鍾所能執行的指令數目更多,並通過高級分支預測來降低錯誤預測率。另外最突出的改進就L2高速緩存增至1MB(P3-M和P4-M都只有512KB),估計Banias數目高達7700萬的晶體管大部分就用在這上。
此外還有一系列與減少功耗有關的設計:增強型Speedstep技術是必不可少的了,擁有多個供電電壓和計算頻率,從而使性能可以更好地滿足應用需求。
智能供電分布可將系統電量集中分布到處理器需要的地方,並關閉空閑的應用;移動電壓定位(MVPIV)技術可根據處理器活動動態降低電壓,從而支持更低的散熱設計功率和更小巧的外形設計;經優化功率的400MHz系統匯流排;Micro-opsfusion微操作指令融合技術,在存在多個可同時執行的指令的情況下,將這些指令合成為一個指令,以提高性能與電力使用效率。專用的堆棧管理器,使用記錄內部運行情況的專用硬體,處理器可無中斷執行程序。
Banias所對應的晶元組為855系列,855晶元組由北橋晶元855和南橋晶元ICH4-M組成,北橋晶元分為不帶內置顯卡的855PM(代號Odem)和帶內置顯卡的855GM(代號Montara-GM),支持高達2GB的DDR266/200內存,AGP4X,USB2.0,兩組ATA-100、AC97音效及Modem。其中855GM為三維及顯示引擎優化InternalClockGating,它可以在需要時才進行三維顯示引擎供電,從而降低晶元組的功率。
2005年Intel推出的雙核心處理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition,同時推出945/955/965/975晶元組來支持新推出的雙核心處理器,採用90nm工藝生產的這兩款新推出的雙核心處理器使用是沒有針腳的LGA 775介面,但處理器底部的貼片電容數目有所增加,排列方式也有所不同。
桌面平台的核心代號Smithfield的處理器,正式命名為Pentium D處理器,除了擺脫阿拉伯數字改用英文字母來表示這次雙核心處理器的世代交替外,D的字母也更容易讓人聯想起Dual-Core雙核心的涵義。
Intel的雙核心構架更像是一個雙CPU平台,Pentium D處理器繼續沿用Prescott架構及90nm生產技術生產。Pentium D內核實際上由於兩個獨立的2獨立的Prescott核心組成,每個核心擁有獨立的1MB L2緩存及執行單元,兩個核心加起來一共擁有2MB,但由於處理器中的兩個核心都擁有獨立的緩存,因此必須保正每個二級緩存當中的信息完全一致,否則就會出現運算錯誤。
為了解決這一問題,Intel將兩個核心之間的協調工作交給了外部的MCH(北橋)晶元,雖然緩存之間的數據傳輸與存儲並不巨大,但由於需要通過外部的MCH晶元進行協調處理,毫無疑問的會對整個的處理速度帶來一定的延遲,從而影響到處理器整體性能的發揮。
由於採用Prescott內核,因此Pentium D也支持EM64T技術、XD bit安全技術。值得一提的是,Pentium D處理器將不支持Hyper-Threading技術。原因很明顯:在多個物理處理器及多個邏輯處理器之間正確分配數據流、平衡運算任務並非易事。比如,如果應用程序需要兩個運算線程,很明顯每個線程對應一個物理內核,但如果有3個運算線程呢?因此為了減少雙核心Pentium D架構復雜性,英特爾決定在針對主流市場的Pentium D中取消對Hyper-Threading技術的支持。
同出自Intel之手,而且Pentium D和Pentium Extreme Edition兩款雙核心處理器名字上的差別也預示著這兩款處理器在規格上也不盡相同。其中它們之間最大的不同就是對於超線程(Hyper-Threading)技術的支持。Pentium D不支持超線程技術,而Pentium Extreme Edition則沒有這方面的限制。在打開超線程技術的情況下,雙核心Pentium Extreme Edition處理器能夠模擬出另外兩個邏輯處理器,可以被系統認成四核心系統。
PentiumEE系列都採用三位數字的方式來標注,形式是PentiumEE8xx或9xx,例如PentiumEE840等等,數字越大就表示規格越高或支持的特性越多。
PentiumEE8x0:表示這是Smithfield核心、每核心1MB二級緩存、800MHzFSB的產品,其與PentiumD8x0系列的唯一區別僅僅只是增加了對超線程技術的支持,除此之外其它的技術特性和參數都完全相同。
PentiumEE9x5:表示這是Presler核心、每核心2MB二級緩存、1066MHzFSB的產品,其與PentiumD9x0系列的區別只是增加了對超線程技術的支持以及將前端匯流排提高到1066MHzFSB,除此之外其它的技術特性和參數都完全相同。
第6階段
第6階段(2005年至今)是酷睿(core)系列微處理器時代,通常稱為第6代。「酷睿」是一款領先節能的新型微架構,設計的出發點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。早期的酷睿是基於筆記本處理器的。 酷睿2:英文名稱為Core 2 Duo,是是英特爾在2006年推出的新一代基於Core微架構的產品體系統稱。於2006年7月27日發布。酷睿2是一個跨平台的構架體系,包括伺服器版、桌面版、移動版三大領域。其中,伺服器版的開發代號為Woodcrest,桌面版的開發代號為Conroe,移動版的開發代號為Merom。
SNB(Sandy Bridge)是英特爾在2011年初發布的新一代處理器微架構,這一構架的最大意義莫過於重新定義了「整合平台」的概念,與處理器「無縫融合」的「核芯顯卡」終結了「集成顯卡」的時代。這一創舉得益於全新的32nm製造工藝。由於Sandy Bridge 構架下的處理器採用了比之前的45nm工藝更加先進的32nm製造工藝,理論上實現了CPU功耗的進一步降低,及其電路尺寸和性能的顯著優化,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。視頻轉解碼速度的高與低跟處理器是有直接關系的,由於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間比老款處理器至少提升了30%。
在2012年4月24日下午北京天文館,intel正式發布了ivy bridge(IVB)處理器。22nm Ivy Bridge會將執行單元的數量翻一番,達到最多24個,自然會帶來性能上的進一步躍進。Ivy Bridge會加入對DX11的支持的集成顯卡。另外新加入的XHCI USB 3.0控制器則共享其中四條通道,從而提供最多四個USB 3.0,從而支持原生USB3.0。cpu的製作採用3D晶體管技術的CPU耗電量會減少一半。
『伍』 中國計算機的主要發展歷程(側重比較有里程碑的事件和設備出現事件)
1956年,夏培肅完成了第一台電子計算機運算器和控制器的設計工作,同時編寫了中國第一本電子計算機原理講義.
1957年,哈爾濱工業大學研製成功中國第一台模擬式電子計算機.
1958年,中國第一台計算機——103型通用數字電子計算機研製成功,運行速度每秒1500次.
1959年,中國研製成功104型電子計算機,運算速度每秒1萬次.
1960年,中國第一台大型通用電子計算機——107型通用電子數字計算機研製成功.
1963年,中國第一台大型晶體管電子計算機——109機研製成功.
1964年,441B全晶體管計算機研製成功.
1965年,中國第一台百萬次集成電路計算機"DJS-Ⅱ"型操作系統編制完成.
1967年,新型晶體管大型通用數字計算機誕生.
1969年,北京大學承接研製百萬次集成電路數字電子計算機——150機.
1970年,中國第一台具有多道程序分時操作系統和標准匯編語言的計算機——441B-Ⅲ型全晶體管計算機研製成功.
1972年,每秒運算11萬次的大型集成電路通用數字電子計算機研製成功.
1973年,中國第一台百萬次集成電路電子計算機研製成功.
1974年,DJS-130,131,132,135,140,152,153等13個機型先後研製成功.
1976年,DJS-183,184,185,186,1804機研製成功.
1977年,中國第一台微型計算機DJS-050機研製成功.
1979年,中國研製成功每秒運算500萬次的集成電路計算機——HDS-9,王選用中國第一台激光照排機排出樣書.
1981年,中國研製成功的260機平均運算速度達到每秒100萬次.
1983年,"銀河Ⅰ號"巨型計算機研製成功,運算速度達每秒1億次.
1984年,聯想集團的前身——新技術發展公司成立,中國出現第一次微機熱.
1985年,華光Ⅱ型漢字激光照排系統投入生產性使用.
1986年,中華學習機投入生產.
1987年,第一台國產的286微機——長城286正式推出.
1988年,第一台國產386微機——長城386推出,中國發現首例計算機病毒.
1990年,中國首台高智能計算機——EST/IS4260智能工作站誕生,長城486計算機問世.
1991年,新華社,科技日報,經濟日報正式啟用漢字激光照排系統.
1992年,中國最大的漢字字元集——6萬電腦漢字字型檔正式建立.
1993年,中國第一台10億次巨型銀河計算機Ⅱ型通過鑒定.
1994年,銀河計算機Ⅱ型在國家氣象局投入正式運行,用於天氣中期預報.
1995年,曙光1000大型機通過鑒定,其峰值可達每秒25億次.
1996年,國產聯想電腦在國內微機市場銷售量第一.
1997年,銀河-Ⅲ並行巨型計算機研製成功.
1998年,中國微機銷量達408萬台,國產佔有率高達71.9%.
1999年,銀河四代巨型機研製成功.
2000年,我國自行研製成功高性能計算機"神威I",其主要技術指標和性能達到國際先進水平.我國成為繼美國,日本之後,世界上第三個具備研製高性能計算機能力的國家.(新華社 北京2000年8月17日電)
中國計算機產業發展大事記
●1956年
在黨中央"向科學進軍"的號召指引下,周恩來總理親自主持制定了我國《12年科學技術發展規劃》.
8月,成立了由華羅庚教授為主任的科學院計算所籌建委員會,並組織了計算機設計,程序設計和計算機方法專業訓練班,並首次派出一批科技人員赴蘇聯實習和考察.
同年,夏培肅完成了第一台電子計算機運算器和控制器的設計工作,同時編寫了我國第一本電子計算機原理講義.
●1957年
哈爾濱工業大學研製成功中國第一台模擬式電子計算機.
●1958年
6月,中國科學院計算所與北京有線電廠共同研製成我國第一台計算機——103型通用數字電子計算機,運行速度每秒1500次,字長31位,內存容量為1024位元組.
9月,數字指揮儀901樣機問世,是中國第一台電子管專用數字計算機.
●1959年
10月,我國研製成功104型電子計算機,內存容量為2048位元組,字長39位,運算速度為每秒1萬次.103機共生產了36台,104機生產了7台,為我國尖端武器的發展作出了重要貢獻.
●1960年
我國第一台大型通用電子計算機-107型通用電子數字計算機研製成功,字長32位,內存容量為1024位元組,有加減乘除等16條指令,主要用於彈道計算.
●1961年
由南京大學徐家福,北京大學楊芙清等人撰寫的《程序設計》一書問世,這是一本我國早期有代表性的計算機高級語言通用教材.
●1963年
中國科學院計算所推出中國第一台大型晶體管電子計算機,代號為109機,這標志中國電子計算機技術進入第二代.
●1964年
由慈雲桂支持研製的441B全晶體管計算機研製成功,字長40位.
●1965年
中國第一台百萬次集成電路計算機"DJS-II"型的操作系統編制完成.108乙型計算機由華北計算所設計成功,北京有線電廠共生產156台.
●1967年
開始籌建電子計算機外部設備研究所,集中了一大批技術力量,同時開展外部設備中最薄弱的磁碟機,磁帶機,列印機的研製工作.
10月,新型晶體管大型通用數字計算機在北京誕生.
●1969年
為了支持石油勘探事業,北京大學承接了研製百萬次集成電路數字電子計算機的任務,稱為150機.
●1970年
最新型441B-III型全晶體管計算機研製成功,是中國第一台具有多道程序分時操作系統和標准匯編語言的計算機.
●1972年
11月,每秒運算11萬次的大型集成電路通用數字電子計算機在復旦大學的支持下,由上海華東計算技術研究所研製成功.
●1973年
年初,由北京大學,北京有線電廠和燃化部等有關單位共同研製成功中國第一台百萬次集成電路電子計算機,字長48位,存儲容量13KB.
1月,第四機械工業部在北京召開了"電子計算機首次專業會議",確定把發展系列機作為當前發展方向.
5月,借鑒美國通用數據機器公司的16位小型機的技術,硬體自行設計,軟體兼容,DJS100計算機研製成功.
到1973年止,我國原四機部系統共生產了數字計算機250台,模擬計算機323台,機床控制設備133台,台式計算機1520台,在30多個行業得到應用.
●1974年
8月,第一台DJS-130機在北京無線電三廠試製成功.之後,131,132,135,140,152,153等共13個機型先後研製成功,近31個廠點生產,產量近千台.
8月,四機部,一機部,中國科學院,新華社,國家出版事業管理局聯合提出"研製漢字信息處理工程",命名為"748工程",取得一系列重大突破.
●1976年
台灣台中農學院畢業生朱邦復發明了第一代倉頡輸入法.
12月,由華北計算機技術研究所,西北電訊工程學院和西北工業大學聯合設計,南豐機械廠試制出第一台DJS-183機,又先後研製出184,185,186和1804共5個機型.
●1977年
4月,安徽無線電廠,清華大學和四機部六所聯合研製成功我國第一台微型計算機DJS-050機.
4月,第四機械工業部和中國科學院聯合主持召開了全國微型計算機專業會議,會議決定以Intel8080,Motorola6800兩大晶元研製我國DJS-050和DJS-060兩大系列微機產品.
慈雲桂研製的151-III型機投入運行,達到每秒200萬次運算速度
"銀河"巨型計算機在長沙國防科技大學投入研製工作.
●1978年
中科院自動化所與醫學專家合作開發出第一個關幼波診治肝炎的中醫專家系統.
3月,全國科學大會將計算機列為國家重點發展的8大帶頭學科之一,鄧小平就計算機發展做了一系列重要指示.
10月,華北計算所的2780計算機和151-III/IV型機順利裝上"遠望"號測量船,並且順利完成了中國第一次洲際導彈發射,核潛艇水下導彈發射,第一次同步通信衛星發射的測量任務.
●1979年
3月,國務院批准成立國家計算機工業總局.
中國研製成功仿8080的4片微處理器和多片的6800微處理器,隨後研製出單片的仿8080與6800微處理器,並以此為基礎,研製出相應型號的微機DJS-050系列及060系列
採用中等規模集成電路研製成功了DJS-140系列計算機,同時,華東計算技術研究所研製成功了每秒運算500萬次的集成電路計算機——HDS-9.
年末,台灣台中農學院畢業生朱邦復同台灣Acer電腦公司合作,研?語言的微機.
10月,王選教授用我國第一台激光照排機排出樣書.
●1981年
210,220,240和260(後改進型為265)等4種型號相繼研製成功,其中260機平均運算速度達100萬次/秒.
8月,《信息處理交換用漢字字元集(基本集)》GB2312國家標准正式發布實施.
●1982年
我國將計算機發展重點轉到微型機上,在積極引進先進技術,進口成套件或關鍵件組裝的同時,積極開展國產化工作.
10月,中共中央,國務院決定將國務院電子計算機和大規模集成電路領導小組改為電子振興領導小組,並制定了全國計算機發展規劃.
參考DG公司的"諾瓦(NOVA)"16位小型計算機,採用國內中大規模集成電路,推出了"DJS-153"小型計算機,與"諾瓦-3"機兼容的"DJS-185"型機也由上海電子計算機廠完成.同時華北計算技術研究所完成的"DJS-186"型機.
到1982年底,中國已經有了3500台計算機(不包括微型機),其中進口計算機500台,大概有200種機型,中國第一代計算機共生產了50台,第二代計算機生產了200台,其餘都是DJS-100系列.
●1983年
1月,在北京召開計算機工業長遠規劃專家座談會,制定"六五","七五"和2000年計算機及外部設備的長遠發展規劃.
華北終端設備公司已能批量生產D-2000型漢字智能終端及ZD-1110型字元顯示終端.中國磁記錄設備公司已生產出24兆磁碟機,6兆盒式磁碟機等產品.
8月,五筆字型漢字輸入法通過鑒定,輸入速度可與西文相媲美.
11月,中國研製成功的"757"大型向量流水並行機,運算速度達到每秒向量運算0.1億次.
12月,國防科技大學研製成功"銀河I號"巨型計算機,運算速度達每秒1億次.