关于计算机和芯片的发展

关于计算机和芯片的发展院系：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术姓名：摘要：本文阐述了芯片对现代科技的重要作用，详细介绍了芯片的发展历史，并以芯片业巨头英特尔公司为参照对象，把芯片发展分阶段进行了总结。关键词：计算机；芯片；发展史一、计算机发展史：1、第一代电子管计算机(1945-1956)在第二次世界大战中，美国政府寻求计算机以开发潜在的战略价值。这促进了计算机的研究与发展。1944年HowardH.Aiken(1900-1973)研制出全电子计算器，为美国海军绘制弹道图。这台简称MarkI的机器有半个足球场大，内含500英里的电线，使用电磁信号来移动机械部件，速度很慢(3-5秒一次计算)并且适应性很差只用于专门领域，但是，它既可以执行基本算术运算也可以运算复杂的等式。1946年2月14日，标志现代计算机诞生的ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑，它通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发，使用了18，000个电子管，70，000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度比MarkI快1000倍，ENIAC是第一台普通用途计算机。40年代中期，JohnvonNeumann(1903-1957)参加了宾夕法尼亚大学的小组，1945年设计电子离散可变自动计算机，将程序和数据以相同的格式一起储存在存储器中。这使得计算机可以在任意点暂停或继续工作，vonNeumann结构的关键部分是中央处理器，它使计算机所有功能通过单一的资源统一起来。3第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。2、第二代晶体管计算机(1956-1963)1948年，晶体管的发明大大促进了计算机的发展，晶体管代替了体积庞大电子管，电子设备的体积不断减小。1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。首先使用晶体管技术的是早期的超级计算机，主要用于原子科学的大量数据处理，这些机器价格昂贵，生产数量极少。1960年，出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管，还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性，可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL(CommonBusiness-OrientedLanguage)和FORTRAN(FormulaTranslator)等语言，以单词、语句和数学公式代替了含混晦涩的二进制机器码，使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。3、第三代集成电路计算机(1964-1971)虽然晶体管比起电子管是一个明显的进步，但晶体管还是产生大量的热量，这会损害计算机内部的敏感部分。1958年德州仪器的工程师JackKilby发明了集成电路(IC)，将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。科学家使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。于是，计算机变得更小，功耗更低，速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。4、第四代大规模集成电路计算机(1971-现在)出现集成电路后，唯一的发展方向是扩大规模。大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代，超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后来的(ULSI)将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。70年代中期，计算机制造商开始将计算机带给普通消费者，这时的小型机带有友好界面的软件包，供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。这一领域的先锋有Commodore，RadioShack和AppleComputers等。1981年，IBM推出个人计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。80年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌，微机的拥有量不断增加，计算机继续缩小体积，从桌上到膝上到掌上。与IBMPC竞争的AppleMacintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的图形界面，用户可以用鼠标方便地操作参考文献。5Macintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的图形界面，用户可以用鼠标方便地操作。5、发展趋势：从上历史的发展进程中我们可以看出，计算机在强大应用需求的驱动下，并随着网络的迅速发展，其未来发展呈现以下趋势：（1）计算机性能不断提高；（2）计算机的价值不断缩小；（3）计算机的价格将持续下降；（4）计算机的信息处理功能走向多媒体化；（5）计算机应用走进“网络计算机时代”。总的来说，就是其发展趋势向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。巨型化主要是指功能巨型化。它是指其高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机。其运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容量在几百兆字节以上。巨型计算机主要用于尖端科学技术和军事国防系统的研究开发。微型化主要指计算机体积微型化。二十世纪七十年代以来，由于大规模和超大规模集成电路的飞速发展，微处理器芯片连续更新换代，微型计算机连年降价，加上丰富的软件和外部设备，操作简单，使微型计算机很快普及到社会各个领域并走进了千家万户。随着微电子技术的进一步发展，微型计算机将发展得更加迅速，其中笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。网络化主要指计算机资源网络化。网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共享软件、硬件和数据资源的目的。智能化主要指的是计算机处理智能化。智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。智能化的研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。二、计算机芯片的发展：计算机芯片发展史：科技是创造力，是社会变革的最终决定力量，但是，它又与社会制度的变革对生产方式和生产力的发展产生的影响所不同，科学技术是拥有让生产方式发生彻底变革的动力，而电脑芯片的诞生与发展则被誉为20世纪最伟大的发明之一。芯片技术决定了计算机升级换代的发展速度，每一代新的芯片技术，都导致一代新型计算机的诞生，使数字技术扩展到一些新的应用领域；芯片技术决定了计算机小型化的实现程度，只有实现进一步微小型化，才有可能使机器变得更实用，才能适应人类与工业进一步发展的需要；芯片技术决定了计算机普及化的应用深度。微米技术的发展已经解决了计算机的可靠性、经济性与复杂性，使计算机从科学殿堂走进了普通百姓家里，芯片技术决定了计算机智能化的水平高度。随着以芯片为基础的计算机的飞速发展，几乎所有的学科都走向定量化与精确化，计算机成了它们的纽带和共性基础。半导体技术本身就代表了科学的重大突破。1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学的莫尔电机学院，到处洋溢着喜庆的气氛。许多来宾怀着激动的心情来到这里，因为他们要参加人类历史上第一台现代电子计算机的揭幕典礼，呈现在人们面前的是一个外形奇怪、浑身闪闪发光的庞然大物。它，就是世界上第一台现代电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC)。这个庞然大物占地面积达170平方米，重达30吨。虽然它体积庞大，但毕竟是第一台有智能的机器，按照人输入的指令，它可以写字，画画儿，演奏音乐。科学家预言，电脑将使人类社会发生一场真正的革命。也许很少有人知道，第一款电脑芯片竟然是主宰这个超然大物的“大脑”。像蒸汽机、电和组装线一样，微处理芯片已成为促进新经济时代的推进器。1971年，英特尔公司推出了第一枚微处理器——4004芯片。这一举措不仅改变了公司的未来，而且对整个工业产生了深远的影响。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了这个世界。这一创举开始了人类将智能内嵌于电脑和无生命设备的历程，标志着电脑芯片技术从此开始腾飞了。在此之前，电脑没有芯片，没有集成电路，而是由电子管和数不清的电缆组成的庞大机器。在微处理器发展初期，最具革新意义的芯片非Intel8080莫属了。英特尔于1974推出了这款划时代的处理器，立即引起了业界的轰动。由于采用了复杂的指令集以及40管脚封装，8080的处理能力大为提高，其功能是8008的10倍，每秒能执行29万条指令。与此同时，微处理器的优势已经被业内人士所认同，于是更多的公司开始接入这一领域，竞争开始变得日益激烈。当时与英特尔同台竞技的有RCA（美国无线电公司）、Honeywell、Fairchild、美国国家半导体公司、AMD、摩托罗拉以及Zilog公司。值得一提的是Zilog，世界上第一块4004芯片的设计者Faggin就加盟了该公司。由该公司推出的Z80微处理器比Intel8080功能更为强大，而且直到今天这款处理器仍然被尊为经典。同样，摩托罗拉以其大名鼎鼎的MC6800芯片与英特尔分庭抗礼。80年代初，英特尔牢牢抓住了一根由创始于1896年的IBM伸向他的橄榄枝。1981年是英特尔发展史上具有重要意义的一年，英特尔销售工程师维斯顿维为英特尔的8088处理器找到了一位重要的客户—蓝色巨人IBM，在随后IBM制造的个人电脑中开始使用英特尔的8088微处理器作为其核心处理器，英特尔从此名声大振。随着英特尔的发展，其研发实力也不断的增强，早期80X86系列微处理器已经不能满足人们的要求了。而INTEL在忙于研发下一代处理器时发现，他最终不可能取得用数字注册商标，于是决定使用一个好听而且更容易被注册的名字来命名它的下一代微处理器，这个名字就是Pentium。1993年，具有里程碑意义的INTELPentium处理器正式发布，宣布个人电脑开始进入多媒体时代。1998年英特尔发布了PentiumIIXeon(至强)处理器。当时英特尔公司为了区分服务器市场和普通个人电脑市场，决定研制全新的服务器CPU，命名也跟普通CPU做了一些明显的区分，称为PentiumIIXeon，取代之前所使用的PentiumPro品牌。这个产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场，是英特尔公司进一步区分市场的重要步骤。Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。2003年3月，英特尔有史以来首次发布一种完整的计算解决方案—迅驰移动计算技术，此次发布可以看作是英特尔全面进军移动便携式电脑的先兆。微处理器的发展一直在遵循着摩尔定律，始终没有违背，但正式按照定律和目前的研发速度，专家们推断目前的微处理器生产技术即将面临一道难以逾越的鸿沟。综上所述，没有芯片技术的发展，就没有计算机的发展，以及其他相关科技的发展。芯片已经成了所有高科技发展的媒介，成为现代工农业、国防装备和家庭耐用消费品的细胞。为了使机器更加微型化，除了微米技术之外，现在人们正在努力开发纳米技术、生物技术等新的芯片技术。现在，人类和计算机