微型计算机的发展、现状及趋势

微型计算机发展、现状及趋势
摘要:
微机是电⼦计算机的⼀种,是根据其性能指标分类称其为即微型计算机。它由微处理机(核⼼)、存储⽚、输⼊和输出⽚、系统总线等组成。它的特点是体积⼩、灵活性⼤、价格便宜、使⽤⽅便。20世纪80年代以来,微型计算机的类型越来越多,体积越来越⼩,功能越来越强。
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微型计算机发展现状趋势
1微机发展的标志——CPU的发展历程.
⼀、第⼀代(1971~1973):4位或低档8位微处理器和微型机
代表产品是美国Intel公司⾸先的4004微处理器以及由它组成的MCS-4微型计算机(集成度为1200晶体管/⽚)。随后⼜制成8008微处理器及由它组成的MCS-8微型计算机。第⼀代微型机就采⽤了PMOS⼯艺,基本指令时间约为
10~20µS,字长4位或8位,他的特点是:
指令系统⽐较简单,运算功能较差,速度较慢,系统结构仍然停留在台式计算机的⽔平上,软件主要采⽤机器语⾔或简单的汇编语⾔,其价格低廉。
⼆、第⼆代(1974~1978):
中档的8位微处理器和微型机
其间⼜分为两个阶段,1973-1978年为典型的第⼆代,以美国Intel公司的80和Motorola公司的MC6800为代表,集成度提⾼
1~2倍,(Intel80集成度为4900管/⽚),运算速度提⾼了⼀个数量级。1976-1978年为⾼档的8位微型计算机和8位单⽚微型计算机阶段,称之为⼆代半。⾼档8位微处理器,以美国ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085为代表,集成度和速度都⽐典型的第⼆代提⾼了⼀倍以上(Intel8085集成度为9000管/⽚)。8位单⽚微型机以Intel 集成度为9000管/⽚等为代表,它们主要⽤于控制和智能仪器。总的来说,第⼆代微型机的特点是采⽤NMOS⼯艺,集成度提⾼1~4倍,运算速度提⾼10~15
倍,基本指令执⾏时间约为1~2µS,指令系统⽐较完善,已具有典型的计算机系统结构以及中断、DMA等控制功能,寻址能⼒也有所增强,软件除采⽤汇编语⾔外,还配有BASIC,FORTRAN,PL/M等⾼级语⾔及其相应的解释程序和编译程序,并在后期开始配上操作系统。
三、第三代(1978~1981):16位微处理器和微型机
代表产品是Intel 8086(集成度为29000管/⽚),Z8000(集成度为17500管/⽚)和MC68000(集成度为68000管/⽚)。这些CPU的特点是采⽤HMOS⼯艺,基本指令时间约为
0.05µS,从各个性能指标评价,都⽐第⼆代微型机提⾼了⼀个数量级,已经达到或超过中、低当⼩型机(如的⽔平。这类16位微型机通常都具有丰富的指令系统,采⽤多级中断系统、多重寻址⽅式、多种数据处理形式、段式寄存器结构、乘除运算硬件,电路功能⼤为增强,并都配备了强有⼒的系统软件。
四、第四代(1985年以后):32位⾼档微型机
随着科学技术的突飞猛进,计算机应⽤的⽇益⼴泛,现代社会对计算机的依赖已经越来越明显。原来的8位、16位机已经不能满⾜⼴⼤⽤户的需要,因此,1985年以后,Intel公司在原来的基础上⼜发展了80386和80486。其中,80386有⼯作主频达到25MHz,有32位数据线和24位地址线。以80386为CPU的COMPAQ
386、AST
386、等机种相继诞⽣。同时随着内存芯⽚的发展和硬盘技术的提⾼,出现了配置16MB内存和1000M
B外存的微型机,微机已经成为超⼩型机,可执⾏多任务、多⽤户作业。由微型机组成的⽹络、⼯作站相继出现,从⽽扩⼤了⽤户的应⽤范围。1989年,Intel公司在80386的基础上,⼜研制出了80486。它是在80386的芯⽚内部增加了⼀个8KB的⾼速缓冲内存和80386的协处理器芯⽚80387⽽形成了新⼀代CPU。
1993年3⽉22⽇,Intel公司发布了它的新⼀代处理器Pentium(奔腾)。它采⽤
0.8µm的BicMOS技术,集成了310万个晶体管,⼯作电压也从5V降到
3V。随着Pentium新型号的推出,CPU晶体管的数⽬增加到500万个以上,⼯作主频率从66MHz增加到333MHz。
1998年3⽉,Intel公司在CeBIT贸易博览会展出了⼀种速度⾼达702MHz 的奔腾II芯⽚。
1999年,以奔腾II
450、奔腾III450为微处理器、内存128M
B、硬盘电工工具袋
拉画笔8.4GB的微机已在我国xx。
2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 (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, AM
D、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。
旋转木马音乐盒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。
油流指示器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。
3微型计算机的种类及等级划分
3.1微型计算机的种类
微型计算机是当今发展速度最快、应⽤最为普及的计算机类型。它可以细分为PC服务器、NT⼯作站、台式(也称桌上型)计算机、膝上型计算机、笔记本型计算机、掌上型计算机、可穿戴式计算机以及问世不久的平板电脑等多种类型。
习惯上⼈们将尺⼨⼩于台式机的微型计算机统称为便携式计算机。
3.2各种微型计算机现状及发展趋势
2003年3⽉Intel公司推出了集成有笔记本计算机处理器Pentium-M (Banias)、Intel855系列芯⽚组、
802.11b(Wi-Fi)⽆线⽹卡、图形处理模块在内的笔记本计算机平台,这种以“迅驰(Centrino)”品牌命名的移动计算技术打破了以往笔记本计算机使⽤台式机CPU的局⾯,不仅为笔记本计算机带来强⼤的处理能⼒,也使其具有超长的电池使⽤时间、⽆线联⽹能⼒及轻薄的设计。除了Intel的“迅驰”外,笔记本计算机流⾏的CPU还有Intel的Pentium 4-M、Celeron M;AMD的Athlon XP-M、Athlon 64;Transmeta的Crusoe等。
预计今后笔记本计算机将向着⾼性能、⽆线联⽹,低能耗、长电池寿命的⽅向发展。除了有双屏幕显⽰外,还将整合台式计算机和笔记计算机的双⽅优势,不仅⽆线通信功能更强⼤,⽽且会打破“贝壳式”笔记本计算机造型,还会变得更轻、更薄⽽屏幕更⼤。此外,2004年市场不断涌现笔记本计算机16:10或16: 9宽屏显⽰器也预⽰着相对于传统的4: 3标准屏视野更好、分辨率更⾼的笔记本计算机显⽰器的⼀个发展⽅向。
掌上电脑是⼀种运⾏在嵌⼊式操作系统和内嵌式应⽤软件之上的、⼩巧、轻便、易带、实⽤和廉价的新⼀代超轻型计算设备,是计算机微型化、专业化趋势的产物。它⽆论在体积、功能和硬件配备⽅⾯都⽐笔记本计算机简单轻便,但在功能、容量、扩展性、处理速度、操作系统和显⽰性能⽅⾯⼜远远优于电⼦记事簿。掌上电脑拥有与台式PC完整交换信息的能⼒,具备PIM(个⼈
信息管理)的功能,以其具有的上⽹浏览、下载、发送电⼦邮件和收发传真、红外传输以及与⽆线通信⼯具结合后所表现的⽆线数据通信能⼒,在信息查询和现场信息采集⽅⾯得到了充分应⽤。
与膝上型和笔记本型计算机不同,掌上电脑的电源通常采⽤现有的电池,如AA电池。掌上型电脑⼀般没有磁盘驱动器,更确切的说,其程序是储存在ROM中的,并且当打开计算机时程序才被装载⼊到RAM中。为提供更⼴阔的灵活性和更强的功能,最近的掌上电脑⼤多配备了PCMCIA卡槽。
掌上电脑关键的核⼼技术是嵌⼊式操作系统,各种产品之间的竞争也主要在此。⽬前市⾯上的产品主要有三⼤类:
⼀是使⽤Palm OS系统的品牌,例如Palm、IBM、Sony、Handspring、Motorola、Nokia、Samsung、TRG Pro等;⼆是使⽤Microsoft的Windows CE操作系统的品牌:
ktkp-073Compaq、HP、Casio等;第三类就是国内⼚商如联想、⽅正等,他们也多使⽤Windows CE系统,但Linux也颇具潜⼒。
掌上电脑的发展⽅向是:
不断增加和增强个⼈事务处理功能;在通信功能(包括数据通信、移动电话通信)和各种信息(包括⼿写识别、语⾳、图像和数据等)的输⼊输出功能⽅⾯有较⼤的提⾼;着重研制开发出包含个⼈助理
功能、数据处理功能、具备多样性与兼容性通信功能的专⽤掌上电脑设备。
(4)平板电脑(Tablet PC)。这是Microsoft公司⾸先提出的新概念电脑,号称是是下⼀代移动商务PC的代表。⽬前平板电脑已获得联想、Acer、HP、Viewsonic、AM
D、Fujitsu 、Toshiba、Sharp、N
EC、Compaq等20多家国内外硬件⼚商和30多家全球知名软件⼚商的⽀持并相继推出了产品。但全球最⼤的PC⼚商IBM和Dall没有参与平板电脑的开发。
平板电脑实际上就是⼀款⽆须翻盖、没有键盘、⼤⼩不等、形状各异,但却功能完整的PC。平板电脑的构成组件与笔记本计算机基本相同,也是CPU、内存、硬盘、LCD显⽰屏等,但它被设计成使⽤触笔在屏幕上书写,⽽不是使⽤键盘和⿏标或触摸板,并且打破了笔记本计算机键盘与屏幕垂直的L型设计模式。⽐之笔记本计算机,它除了拥有其所有功能外,还⽀持⼿写输⼊或者语⾳输⼊,移动性和便携性都更胜⼀筹。它运⾏Windows XP Tablet PC Edition操作系统,附带有可拆卸的键盘,能够运⾏Windows系统下的应⽤程序。
可以预见,平板电脑以其极佳的移动性、丰富的功能、⼩巧的外形设计、超长的电池⽀持时间、更轻的重量、超⾼分辨率的液晶显⽰屏和⽀持⽆线⽹络接⼊功能等优势⼀定会给移动商务⼈⼠的欢迎。但是如Microsoft公司所预期的那样在五年内取代笔记本计算机市场尚需拭⽬以待。
3.3微型计算机的等级划分
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-EG
13、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。
4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Windows 95或Windows 98操作系统⾄少需要16 MB的内存容
量,Windows XP则需要128 MB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。
5我国微型计算机市场持续增长
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1~2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的各个领域。现在我们熟悉的PC品牌,既有国际知名的“IBM”、“NEC”、“Dell”、“Compaq”等等,也有我们⾃已的国产品牌“联想”、“⾦长城”、“⽅正”、“四通”、“浪潮”等等。国产微型计算机在市场竞争中除了质量可靠之外,主要以较低的价格和售后服务⽽居竞争优势。
6结语
随着社会信息化程度的不断提⾼以及⽹络应⽤、多媒体应⽤和移动计算应⽤的迅速崛起,微型计算机尤其是便携式计算机技术开始步⼊快速发展和普及应⽤时期,在⼈们的⽣活中起到了越来越重要的作⽤,给⼈们的⽣产、⽣活提供更多的便利和贡献。

本文发布于:2024-09-25 05:24:03,感谢您对本站的认可!

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