微型计算机的发展历史

微型计算机的发展历史、现状及前景摘要自1981年美国IBM公司推出了第一代微型计算机IBM-PC/XT以来，以微处理器为核心的微型计算机便以其执行结果精确、处理速度快捷、小型、廉价、可靠性高、灵活性大等特点迅速进入社会各个领域，且技术不断更新、产品不断换代，先后经历了80286、80386、80486乃至当前的80586(Pentium)微处理器芯片阶段,并从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图形、图像、音频和视频等多种信息在内的强大多媒体工具。如今的微型计算机产品无论从运算速度、多媒体功能、软硬件支持性以及易用性方面都比早期产品有了很大的飞跃，便携式计算机更是以小巧、轻便、无线联网等优势受到了越来越多的移动办公人士的喜爱，一直保持着高速发展的态势。关键词：微型计算机现状发展一微型计算机的发展历史第一台微型计算机——1974年，罗伯茨用8080微处理器装配了一种专供业余爱好者试验用的计算机“牛郎星”（Altair）。第一台真正的微型计算机——1976年，乔布斯和沃兹尼克设计成功了他们的第一台微型计算机，装在一个木盒子里，它有一块较大的电路板，8KB的存储器，能发声，且可以显示高分辨率图形。1977年，沃兹尼克设计了世界上第一台真正的个人计算机——AppleⅡ，并“追认”他们在“家酿计算机俱乐部”展示的那台机器为AppleⅠ。1978年初，他们又为AppleⅡ增加了磁盘驱动器。从微型计算机的档次来划分，它的发展阶段又可以分为以下几个阶段：第一代微机——第一代PC机以IBM公司的IBMPC/XT机为代表，CPU是8088，诞生于1981年，如图1-3所示。后来出现了许多兼容机。第二代微机——IBM公司于1985年推出的IBMPC/AT标志着第二代PC机的诞生。它采用80286为CPU，其数据处理和存储管理能力都大大提高。第三代微机——1987年，Intel公司推出了80386微处理器。386又进一机器，称为该档次的微机，如386DX。第四代微机——1989年，Intel公司推出了80486微处理器。486也分为SX和DX两档，即486SX、486DX。486档次的微机也已很少使用。第五代微机——1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium（中文名“奔腾”）。Pentium实际上应该称为80586，但Intel公司出于宣传竞争方面的考虑，改变了“x86”传统的命名方法。其他公司推出的第五代CPU还有AMD公司的K5、Cyrix公司的6x86。1997年Intel公司推出了多功能PentiumMMX。奔腾档次的微机由于可运行Windows95，所以现在仍有部分在使用。第六代微机——1998年Intel公司推出了PentiumⅡ、Celeron，后来推出了PentiumⅢ、Pentium4，主要用于高档微机。其他公司也推出了相同档次的CPU，如K6、AthlonXP、VIAC3等，第六代CPU是目前最流行的档次。第七代微机——2003年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处理器：Athlon64和Athlon64FX，标志着64位微机的到来。二微型计算机系统结构及发展现状我们通常所说的微型计算机简称微机，俗称电脑。其准确的称谓应是微型计算机系统，可以简单定义为：在微型计算机硬件系统的基础上配置必要的外部设备和软件构成的实体。微型计算机系统从全局到局部存在三个层次：微型计算机系统——微型计算机——微处理器。微处理器（Microprocessor）也常称为微处理机，它包括算术逻辑部件ALU（ArithmeticLogicUnit），控制部件CU（ControlUnit）和寄存器组R（Registers）三个基本部分和内部总线，相当于一般计算机系统结构中的运算器和控制器的组合。通常是利用大规模集成电路(LSI)或超大规模集成电路(VLSI)技术将这些功能制作在一块集成电路芯片上，即一般计算机系统概念的中央处理器（CPU）。微处理器先后经历了4位、8位、16位、32位和64位的发展阶段，目前生产的微型计算机所用的微处理器主要是64位Pentium4芯片，除Intel公司之外,AMD、Motorola及Cyrix公司也有类似的产品。微型计算机（MicroComputer）是以微处理器为核心，加上由LSI制作的内存储器M（ROM、RAM）、I/O（输入／输出）接口和系统总线（包括地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB）组成的裸机。该层次也就是我们所说的主板,它已安装了CPU和内存条。微型计算机系统（MicroComputerSystem）是以微型计算机为核心，再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。由此可见，单纯的微处理器不是计算机，单纯的微型计算机也不是完整的微型计算机系统，它们都不能独立工作，只有微型计算机系统才是完整的（数值的及非数值的）信息处理系统，才具有实用意义。一个完整的计算机系统应该包括硬件系统和软件系统两大部分。目前的各种微型计算机系统，无论是简单的单片机（又称为微控制器或嵌入式计算机）、单板机（属微型计算机系统），还是较复杂的个人计算机（PC）系统，其硬件体系结构采用的基本上是计算机的经典结构——冯.诺依曼结构：由运算器、控制器、存储器（含内存和外存）、输入设备和，输出设备五大部分组成，采用“指令驱动”方式。微型计算机软件的种类很多，功能各异，但按计算机专业可划分为系统软件和应用软件两类。系统软件是计算机系统的核心，管理和控制计算机硬件各部分协调工作，为各种应用软件提供运行平台。系统软件主要包括：操作系统、标准实用程序、各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种工具软件（如杀毒软件）,其中操作系统是系统软件的核心，用户只有通过操作系统才能完成对计算机的各种操作。应用软件指系统软件之外的所有软件，是为某种应用目的而编制的计算机程序，如文字处理软件、图形图像处理软件、网络通信软件、财务管理软件、CAD/CAM软件、各种应用软件包等。事实上，台式机和笔记本计算机以及各种掌上电脑之间的界线开始变得模糊，于是，许多人将微型计算机按照其从事的工作进行等级划分。以往，人们对微型计算机的认识大都是从台式个人计算机与笔记本计算机的使用而来：速度不断提升的CPU，功能不断创新的软件，竞争激烈而不断推陈出新的外部设备等等。至于微型计算机的等级划分大都局限于商用和消费用两类通用计算机。其实不然，除了这两类外，还有工业用、军用与航天用等微型计算机，它们都属于专用计算机的范畴。根据不同的用途，微型计算机采用的标准也不同。例如，在家庭、办公室、学校、商场等室内运行的一般消费性和商用微型计算机可以在常温和平均湿度下运行，但在非常温地区或湿度较大的环境中，就需要用高一个等级的工业微型计算机了。工业微型计算机的标准一般要求操作系统的工作温度在0℃～60℃之间，存储温度在20℃～80℃之间，湿度则在10%～90%之间。而且要求计算机有更强的稳定性、多种兼容软件、远程控制能力等。军用微型计算机是指应用于军事领域的微型计算机，必须满足相应的军事规范。有定制的全军规计算机，也有通过对商用成熟技术（Commerical-off-the-shelf，COTS）产品进行特殊处理，使之能够用于军事环境的加固计算机。军用微型计算机面对的环境比工业微型计算机更苛刻，例如酷热的沙漠、炮弹横飞的战场、振动和冲击力強大的坦克车等。因此许多国家在军用计算机方面都制定了自己的标准，如法国的GAM-EG13、德国的VG和英国的DefStd等,其中美国的Mil-Std是使用最为广泛的标准，其他国家的军方常以此衡量产品的质量。尽管各国的标准不尽相同，但防水、防沙、防热、防寒、防振、防摔、防压、防霉菌、防盐雾等都是军用微型计算机必须满足的标准。不过军用微型计算机不仅仅局限于军事应用，也可应用于类似的环境，如伴随潜水员进入海底或水底、民用机载和船载以及野外操作等等。航天微型计算机比军用微型计算机要高一等級。对它的要求并非是“运算能力超强”，而是能“适用于航天用途”。例如，星载计算机要求耗电小，因此耗电超过70W的Pentium(R)4就不适用。三微型计算机的性能评价指标微型计算机的种类很多、性能也各不相同。通常根据以下几个方面的性能指标来综合评价一台微型计算机系统的性能。（1）CPU类型。指微型计算机系统所采用的CPU芯片型号，它决定了微机系统的档次。（2）字长。指CPU一次可以同时传送和处理的二进制数码的位数，它直接关系到计算机的计算精度、寻址速度和处理能力。字长越长，数据处理能力越强。（3）内存容量。指内部（主）存储器可容纳二进制信息的总量。微型计算机的内存容量一般以字节B（Byte）数来表示，每8位二进制为一个字节，1024B＝1KB(千字节)，1024KB＝1MB（兆字节），1024MB＝1GB（吉字节），1024GB＝1TB（太字节）。内存容量越大，运算速度越快，软件开发和大型软件的运行效率就越高，系统的处理能力也就越强。目前市场上流行的微机（含笔记本计算机和掌上电脑）大多具有8MB～512MB的内存容量和2GB～120GB的外存容量。运行Windows95或Windows98操作系统至少需要16MB的内存容量，WindowsXP则需要128MB以上的内存容量。（4）运算速度。是微型计算机一项重要的性能指标。现在普遍采用单位时间内执行指令的条数作为运算速度指标，并以MIPS（百万条指令／秒）作为计量单位。此外，也常以CPU主频衡量计算机的运算速度。主频为CPU的额定工作频率，亦称内频，一般以MHz为单位。主频越高,执行指令的时间越短,运算速度就越快。（5）存取周期。存储器进行一次读出或写入操作所需的时间称为存取周期，通常用微秒(μs)或毫微秒(ns)表示(1ns＝10-3μs=10-9s)。一般微型计算机的存取周期约为几十到几百毫微秒。存取周期反映内存储器的速度性能。存取周期越短,存取速度越快。（6）可靠性、可维护性和兼容性。计算机的可靠性是一个综合性指标，应由多项指标来综合衡量，但一般常用平均无故障间隔时间（MTBF）作为衡量指标，越大越好。目前微型机的平均无故障间隔时间可高达几千小时，而巨型机和大、中型机只有几百甚至几十小时。可维护性以平均修复时间（MTTR）作为衡量指标，越小越好。兼容性是指各类微型计算机之间在使用上具有相容性。严格地讲,兼容性是指一种微型机的硬件和软件与使用同样微处理器的另一种机器是否具有通用性。兼容性越强越好。（7）外设扩展能力。主要指计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。（8）软件配置情况。软件的配置是否齐全，直接关系到计算机性能的好坏和效率的高低。（9）性能价格比。购买计算机普遍需要考虑的综合技术性能指标。除上述几点外，便携机部件性能如LCD分辨率、电池容量、显示芯片、无线联网能力等也是衡量其整机性能的重要指标。此外，对于便携式计算机来说，因为经常要在野外操作，还要根据其应用需求考虑其环境适应性指标。对于不同的用户和不同的使用要求来说,在微型计算机性能指标上的侧重点应有所不同，不要陷入唯高配置高价值的误区，要根据用途选择最适合自己的产品。四各种微型计算机现状及发展趋势（1）膝上型计算机(laptopcomputer)。最早的便携式计算机是可以放在腿上使用的膝上型计算机。它比台式机小，比笔记本计算机稍大。其主机类似台式主机，显示器大多采用液晶型（LCD）或小型阴极射线管（CRT），重量约有10kg左右。虽然号称“可携带”，但由于它的体积仍显笨重，而且一定要使用有插座的交流电源，所以充其量也只是“可以动”电脑。在笔记本计算机推出之后，“纯”膝上型计算机已经十分少有，许多外国人习惯讲的laptop电脑，其实指的是笔记本计算机。（2）笔记本型计算机（notebookcomputer）。它是具有与台式机相同功能，却又便于携带的微型计算机。同台式机一样，笔记本计算机是随着CPU的发展而不断发展的。2003年3月Intel公司推出了集成有笔记本计算机处理器Penti