微型计算机的历史现状及发展前景.doc

微机原理与接口技术浅谈微机的应用 院系 班级 学号 姓名 微型计算机的历史现状及发展前景微机是电子计算机的一种，是根据其性能指标分类称其为微机，即微型计算机。它由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。1、微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。其中存储器又分内存储器、外存储器；通常我们把输入设备及输出设备统称为外围设备；而运算器和控制器又称为中央处理器cpu(central processing unit)。2、由微型计算机配以相应的外围设备(如打印机、显示器、磁盘机和磁带机等)及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统(microcomputer system)（就是我们通常说的电脑）。硬件：计算机系统中所使用的电子线路和物理设备，是看得见、摸得着的实体，如中央处理器（ cpu ）、存储器、外部设备（io设备，如键盘，打印机等）及总线等。存储器。主要功能是存放程序和数据，程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。存储器是由存储体、地址译码器 、读写控制电路、地址总线和数据总线组成。能由中央处理器直接随机存取指令和数据的存储器称为主存储器，磁盘、磁带、光盘等大容量存储器称为外存储器（或辅助存储器） 。由主存储器、外部存储器和相应的软件，组成计算机的存储系统。中央处理器的主要功能是按存在存储器内的程序 ，逐条地执行程序所指定的操作。中央处理器的主要组成部分是：数据寄存器、指令寄存器、指令译码器、算术逻辑部件、操作控制器、程序计数器（指令地址计数器 )、地址寄存器等。外部设备是用户与机器之间的桥梁。输入设备的任务是把用户要求计算机处理的数据、字符、文字、图形和程序等各种形式的信息转换为计算机所能接受的编码形式存入到计算机内。输出设备的任务是把计算机的处理结果以用户需要的形式(如屏幕显示、文字打印、图形图表、语言音响等）输出。输入输出接口是外部设备与中央处理器之间的缓冲装置，负责电气性能的匹配和信息格式的转换。硬件：也称硬设备，计算机系统中所使用的电子线路和物理设备都是硬件是能看见、摸得着的实体，如主机，显示器，键盘，鼠标等。软件：对能使计算机硬件系统顺利和有效工作的程序集合的总称。程序总是要通过某种物理介质来存储和表示的 ，它们是磁盘、磁带、程序纸、穿孔卡等，但软件并不是指这些物理介质，而是指那些看不见、摸不着的程序本身。可靠的计算机硬件如同一个人的强壮体魄，有效的软件如同一个人的聪颖思维。计算机的软件系统可分为系统软件和应用软件两部分。系统软件是负责对整个计算机系统资源的管理、调度、监视和服务。应用软件是指各个不同领域的用户为各自的需要而开发的各种应用程序。计算机软件系统包括：操作系统：系统软件的核心，它负责对计算机系统内各种软、硬资源的管理、控制和监视。数据库管理系统：负责对计算机系统内全部文件、资料和数据的管理和共享。编译系统：负责把用户用高级语言所编写的源程序编译成机器所能理解和执行的机器语言。网络系统：负责对计算机系统的网络资源进行组织和管理，使得在多台独立的计算机间能进行相互的资源共享和通信。标准程序库：按标准格式所编写的一些程序的集合，这些标准程序包括求解初等函数、线性方程组、常微分方程、数值积分等计算程序。服务性程序：也称实用程序。为增强计算机系统的服务功能而提供的各种程序 ，包括对用户程序的装置、连接、编辑、查错、纠错、诊断等功能。为了使计算机能算得快和准、记得多和牢，数十年来，对提高单机中的中央处理器的处理速度和精度，对提高存储器的存取速度和容量作了许多改进，如：增加运算器的基本字长和提高运算器的精度；增加新的数据类型，或对数据进行自定义，使数据带有标志符，用以区别指令和数，及说明数据类型；在 cpu 内增设通用寄存器、采用变址寄存器、增加间接寻址功能和增设高速缓冲存储器和采用堆栈技术；采用存储器交叉存取技术及虚拟存储器技术；采用指令流水线和运算流水线；采用多个功能部件和增设协处理器等。充分发掘了单个处理器的潜力后，人们转向发展并行处理技术。开始时（1952年）是在运算器中设计了并行的算术运算逻辑，继而开始采用多功能部件，即在中央处理器中设立相互独立、而又可能同时工作的功能部件。经过30年的发展，用单处理器构成的计算机系统，性能已达到相当高的水平，向量巨型计算机就是这时期的技术的结晶。1946年美国宾夕法尼亚大学为了弹道设计的需要设计了世界上第一台数字电子计算机。它的运算速度不高，却是一个庞然大物18000个电子管、1500个继电器、占地300平方米、重30吨、消耗功率为50kw、价值48万美元。虽然它既大又贵，但却是现在各种计算机的先驱，为发展至今的数字电子计算机奠定了基础。自第一台计算机问世以来，随着电子器件的不断发展、更新，计算机的发展日新月异，至今已发展了四代。一般来说，电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件的不同来划分的，即电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路计算机。微型计算机属于第四代电子计算机产品，即大规模及超大规模集成电路计算机，是集成电路技术不断发展，芯片集成度不断提高的产物。微机的发展与lsi紧密相连。自1971年第一台计算机（intel4004）问世以来微机的发展突飞猛进。微机系统的核心部件为cpu，因此我们主要以cpu的发展、演变过程为线索，来介绍微机系统的发展过程，主要以intel公司的cpu为主线。1. 第一代微机 第一代pc机以ibm公司的ibm pc/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。2. 第二代微机 ibm公司于1985年推出的ibm pc/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。3. 第三代微机 1987年，intel公司推出了80386微处理器。386又进一步分为sx和dx两档，档次由低到高依次为386sx、386dx。用各档cpu组装的机器，称为该档次的微机，如386dx。4. 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。5. 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pentium mmx。奔腾档次的微机由于可运行windows 95，所以现在仍有部分在使用。6. 第六代微机 1998年intel公司推出了pentium 、celeron，后来推出了pentium 、pentium 4，主要用于高档微机。其他公司也推出了相同档次的cpu，如k6、athlon xp、via c3等，第六代cpu是目前最流行的档次。7. 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：athlon 64和athlon 64 fx，标志着64位微机的到来。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。 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（arithmetic logic unit），控制部件cu（control unit）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（micro computer）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（micro computer system）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。 计算机技术浓缩了当今科技的最高成就，它的生产和应用水平也是衡量一个国家科技发展水平的重要标准。我国计算机产品近几年一直保持着高速增长，随着我国信息化应用技术的不断发展，拉动了计算机类产品国内市场的需求，产销衔接快速发展，其中笔记本计算机产业市场发展尤为迅速，并有望成为全球最大的笔记本计算机生产基地。预计2004年我国微型计算机生产将达到3000万台，其中笔记本将达到800万台。在今年12月份全行业已经生产微型计算机520万台，同比增长52%，其中笔记本计算机229万台，同比增长104%。 随着科技的不断发展，微型计算机cpu价格不断下跌，从而带动了笔记本计算机整机价格的不断下降，国内笔记本计算机消费市场有望获得拓展。数据统计显示，2003年中国笔记本计算机市场的增长速度超过40%，这也是去年“非常时期”it产业中的亮点。idc预测，未来3年内中国笔记本计算机市场增长率将保持在30%以上。 目前微型计算机广泛进入我国国民经济和人民生活