1.1 計算機發展概述

電子計算機誕生于20世紀40年代，它的出現是20世紀的重大科學技術成就之一，有力地推動了各門科學技術的發展，其應用已深入到科學文化、工農業生產、國防建設甚至于家庭廚房等各個領域，成為科學研究、工農業生產和社會生活所不可缺少的重要設備。計算機的應用程度成了衡量一個國家現代化的重要尺度。

在推動計算機發展的諸多因素中，電子元器件的發展是一個重要因素。電子計算機更新換代的主要標志，除了電子元器件的更新之外，還有計算機系統結構方面的改進和計算機軟件發展等重要內涵。計算機更新換代的大體時間劃分如下：

第一代（1946～1958年），電子管計算機。在美國，為了解決軍事上的需要，由美國賓夕法尼亞大學設計的數字電子計算機ENIAC（Electronic Numerical Intergrator And Calculator）于1946年誕生。這臺世界上的第一臺計算機，是一個龐然大物。它有18800多個電子管，1500個繼電器，重達30噸，占地170平方米，耗電150千瓦，價值48萬多美元，運算速度5000次/秒，與今天的微型計算機相比真是不可同日而語了。但是，它卻奠定了電子計算機的技術基礎，如采用二進制數進行運算和控制，建立程序設計的概念等。

第二代（1958～1964年），晶體管計算機。這一代計算機的硬件部分采用了晶體管，主存儲器采用鐵氧磁心和磁鼓，外存儲器已開始使用磁盤，軟件已開始有很大的發展，還提出了操作系統的概念，出現了各種高級語言及編譯程序。這一代計算機除進行科學計算之外，在數據處理方面也有廣泛的應用。

第三代（1964～1971年），集成電路計算機。隨著半導體集成技術的發展，使得幾十、幾百甚至上千個元件能夠集成在只有幾平方毫米的半導體芯片上。這一代計算機采用中、小規模集成電路取代了晶體管分立元件。采用集成電路后，計算機的體積進一步縮小，耗電減少，可靠性和運行速度明顯提高。在技術上引進了多道程序和并行處理，操作系統的功能也不斷加強和趨于完善，這些都更加方便了人們對計算機的使用。在這一時期，計算機在科學計算、數據處理和過程控制等方面都得到了較廣泛的應用。

第四代（1971年至今），大規模集成電路計算機。這一代計算機的元器件采用了大規模集成電路，軟件更加豐富，數據庫系統迅速普及并開始形成網絡，操作系統的功能更為強大，圖像識別、語音處理和多媒體技術有了很大發展。

計算機更新換代的顯著特點是體積縮小，重量減輕，速度提高，成本降低，可靠性增強。微型計算機是我們目前接觸最多的計算機。正是由于微型計算機的發展與普及，才使計算機應用范圍迅速拓展到目前社會活動的幾乎所有領域。微型計算機系統升級換代的標志有兩個，一個是微處理器，另一個是系統組成。微處理器的發展主要表現為字長的增加和速度的提高。

1971年Intel公司研制成功4位微處理器4004，時鐘頻率740kHz，它應用于各類袖珍計算器進行簡單運算，或者用于家用電器和娛樂器件中進行簡單的過程控制。

1973年推出了Intel8080微處理器，時鐘頻率為800kHz～3MHz。在8位微處理器中，最有影響的有四種產品：Intel8080系列，Motorala公司的6800系列，Zilog公司的Z80及Rockwell公司的6502。它們廣泛應用于事務管理、工業控制、教育、通信等行業。

1978年Intel公司推出16位的8086，后來又推出準16位的8088，成為個人計算機的主流CPU。16位微處理器中最有代表性的是Intel8086/8088和80186、80286，Motorola公司的M68000等，時鐘頻率4.77～16MHz。

1985年，Motorola公司首先推出32位微處理器68020，Intel公司于同年推出80386與之競爭。1989年Motorola公司又宣布一種新的32位處理器68040，幾天之后Intel公司又生產出80486，其速度比80386快3倍，時鐘頻率16～66MHz。正是由于有了這些微處理器芯片，再加上適當的系統配置，才有了我們現在所說的286、386、486等微機系統。

1993年以后，典型產品是Intel公司的奔騰系列芯片和AMD的K6系列微處理器芯片。隨著Intel公司的MMX（Multi Media eXtended）微處理器的出現，使微機的發展在網絡化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。

2000年3月，AMD與Intel分別推出了時鐘頻率達1GHz的Athlon和Pentium III。

2000年11月，Intel又推出了Pentium Ⅳ微處理器，主頻1.5GHz，400MHz的前端總線，使用全新SSE 2指令集。

2002年11月，Intel推出的Pentium Ⅳ微處理器的時鐘頻率達到3.06GHz，而且微處理器還在不斷地發展，性能也在不斷提升。

2006年以后Intel推出了酷睿2（雙核）、酷睿2（四核）處理器。

Intel公司在開始推出微處理器時，最開始的奔騰Ⅰ～Ⅳ，都是單核的，后來又推出了雙核、三核、四核，甚至六核。因此英特爾后來的發展方向是生產多核處理器。

什么是多核處理器呢？多核處理器即指基于單個半導體的一個處理器上擁有多個功能相同的處理器核心。換句話說，將多個物理處理器核心整合入一個核中。

關于多核處理器，從全球范圍內看，隨著操作系統及應用軟件對多核處理器的進一步支持及優化，AMD及Intel公司為代表的處理器多核技術的推出，將推動處理器多核化技術進一步發展。隨著應用需求的擴大和技術的不斷進步，多核必將展示出其強大的性能優勢。多核處理器是處理器發展的必然趨勢，無論是移動與嵌入式應用、桌面應用還是服務器應用，都將采用多核的架構，多核技術應用前景廣闊。

多核處理器標志著計算技術的一次重大飛躍。這一重要進步是計算機應用者面對飛速增長的數字資料和互聯網的全球化趨勢，開始要求處理器提供更多便利和優勢。多核處理器，較之當前的單核處理器，能帶來更多的性能和工作效率，因而最終將成為一種廣泛普及的計算模式。多核處理器還將在推動PC安全性和虛擬技術方面起到關鍵作用，虛擬技術的發展能夠提供更好的保護、更高的資源使用率和更可觀的商業市場價值。計算機應用者也將比以往擁有更多的途徑獲得更高性能，從而提高家用PC和數字媒體計算系統的使用。

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