1.1 计算机发展概述

电子计算机诞生于20世纪40年代，它的出现是20世纪的重大科学技术成就之一，有力地推动了各门科学技术的发展，其应用已深入到科学文化、工农业生产、国防建设甚至于家庭厨房等各个领域，成为科学研究、工农业生产和社会生活所不可缺少的重要设备。计算机的应用程度成了衡量一个国家现代化的重要尺度。

在推动计算机发展的诸多因素中，电子元器件的发展是一个重要因素。电子计算机更新换代的主要标志，除了电子元器件的更新之外，还有计算机系统结构方面的改进和计算机软件发展等重要内涵。计算机更新换代的大体时间划分如下：

第一代（1946～1958年），电子管计算机。在美国，为了解决军事上的需要，由美国宾夕法尼亚大学设计的数字电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Intergrator And Calculator）于1946年诞生。这台世界上的第一台计算机，是一个庞然大物。它有18800多个电子管，1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，耗电150千瓦，价值48万多美元，运算速度5000次/秒，与今天的微型计算机相比真是不可同日而语了。但是，它却奠定了电子计算机的技术基础，如采用二进制数进行运算和控制，建立程序设计的概念等。

第二代（1958～1964年），晶体管计算机。这一代计算机的硬件部分采用了晶体管，主存储器采用铁氧磁心和磁鼓，外存储器已开始使用磁盘，软件已开始有很大的发展，还提出了操作系统的概念，出现了各种高级语言及编译程序。这一代计算机除进行科学计算之外，在数据处理方面也有广泛的应用。

第三代（1964～1971年），集成电路计算机。随着半导体集成技术的发展，使得几十、几百甚至上千个元件能够集成在只有几平方毫米的半导体芯片上。这一代计算机采用中、小规模集成电路取代了晶体管分立元件。采用集成电路后，计算机的体积进一步缩小，耗电减少，可靠性和运行速度明显提高。在技术上引进了多道程序和并行处理，操作系统的功能也不断加强和趋于完善，这些都更加方便了人们对计算机的使用。在这一时期，计算机在科学计算、数据处理和过程控制等方面都得到了较广泛的应用。

第四代（1971年至今），大规模集成电路计算机。这一代计算机的元器件采用了大规模集成电路，软件更加丰富，数据库系统迅速普及并开始形成网络，操作系统的功能更为强大，图像识别、语音处理和多媒体技术有了很大发展。

计算机更新换代的显著特点是体积缩小，重量减轻，速度提高，成本降低，可靠性增强。微型计算机是我们目前接触最多的计算机。正是由于微型计算机的发展与普及，才使计算机应用范围迅速拓展到目前社会活动的几乎所有领域。微型计算机系统升级换代的标志有两个，一个是微处理器，另一个是系统组成。微处理器的发展主要表现为字长的增加和速度的提高。

1971年Intel公司研制成功4位微处理器4004，时钟频率740kHz，它应用于各类袖珍计算器进行简单运算，或者用于家用电器和娱乐器件中进行简单的过程控制。

1973年推出了Intel8080微处理器，时钟频率为800kHz～3MHz。在8位微处理器中，最有影响的有四种产品：Intel8080系列，Motorala公司的6800系列，Zilog公司的Z80及Rockwell公司的6502。它们广泛应用于事务管理、工业控制、教育、通信等行业。

1978年Intel公司推出16位的8086，后来又推出准16位的8088，成为个人计算机的主流CPU。16位微处理器中最有代表性的是Intel8086/8088和80186、80286，Motorola公司的M68000等，时钟频率4.77～16MHz。

1985年，Motorola公司首先推出32位微处理器68020，Intel公司于同年推出80386与之竞争。1989年Motorola公司又宣布一种新的32位处理器68040，几天之后Intel公司又生产出80486，其速度比80386快3倍，时钟频率16～66MHz。正是由于有了这些微处理器芯片，再加上适当的系统配置，才有了我们现在所说的286、386、486等微机系统。

1993年以后，典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片和AMD的K6系列微处理器芯片。随着Intel公司的MMX（Multi Media eXtended）微处理器的出现，使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。

2000年3月，AMD与Intel分别推出了时钟频率达1GHz的Athlon和Pentium III。

2000年11月，Intel又推出了Pentium Ⅳ微处理器，主频1.5GHz，400MHz的前端总线，使用全新SSE 2指令集。

2002年11月，Intel推出的Pentium Ⅳ微处理器的时钟频率达到3.06GHz，而且微处理器还在不断地发展，性能也在不断提升。

2006年以后Intel推出了酷睿2（双核）、酷睿2（四核）处理器。

Intel公司在开始推出微处理器时，最开始的奔腾Ⅰ～Ⅳ，都是单核的，后来又推出了双核、三核、四核，甚至六核。因此英特尔后来的发展方向是生产多核处理器。

什么是多核处理器呢？多核处理器即指基于单个半导体的一个处理器上拥有多个功能相同的处理器核心。换句话说，将多个物理处理器核心整合入一个核中。

关于多核处理器，从全球范围内看，随着操作系统及应用软件对多核处理器的进一步支持及优化，AMD及Intel公司为代表的处理器多核技术的推出，将推动处理器多核化技术进一步发展。随着应用需求的扩大和技术的不断进步，多核必将展示出其强大的性能优势。多核处理器是处理器发展的必然趋势，无论是移动与嵌入式应用、桌面应用还是服务器应用，都将采用多核的架构，多核技术应用前景广阔。

多核处理器标志着计算技术的一次重大飞跃。这一重要进步是计算机应用者面对飞速增长的数字资料和互联网的全球化趋势，开始要求处理器提供更多便利和优势。多核处理器，较之当前的单核处理器，能带来更多的性能和工作效率，因而最终将成为一种广泛普及的计算模式。多核处理器还将在推动PC安全性和虚拟技术方面起到关键作用，虚拟技术的发展能够提供更好的保护、更高的资源使用率和更可观的商业市场价值。计算机应用者也将比以往拥有更多的途径获得更高性能，从而提高家用PC和数字媒体计算系统的使用。

目前，Intel公司推出的酷睿2E8600双核CPU，主频3.33GHz；酷睿i7-965Extreme四核CPU、主频3.2GHz。AMD公司推出的AMD双核速龙64 X2 6000 + AM2（盒），主频3.1GHz; AMD Phenom9600四核CPU，主频2.3GHz。