计组、计算机发展历程、趋势
作者:互联网
计组,研究什么呢?
——硬件
计算机硬件能识别什么数据?
- 计算机硬件能识别的数据:0、1【二进制】
如何让计算机知道什么是0、什么是1?
- 用低/高电平分别表示0/1
什么是低/高电平?
- 打火机的芯——低电平——0
- 皮卡丘十万伏特——高电平——1
- 这样的每个0或者1 就叫做1bit(比特)
实例:CPU的背面图
下面的每一个看起来尖尖的东西:针脚——用来传递电信号
计算机系统
计算机系统 = 硬件+软件
- 硬件:计算机的实体。如主机、外设等
- 软件:由具有各类特殊功能的程序组成
- 系统软件:用来管理整个计算机系统。eg:数据库管理系统(DBMS)网络软件、语言处理程序
- 应用软件:按任务需要编制成的各种程序、eg:抖音、王者荣耀、美图秀秀
- 计算机性能的好坏取决于“软”、“硬”件功能的总和。比如有人就是喜欢苹果手机,就是喜欢它精致的IOS系统软件
硬件发展
一、电子管时代
电子管:
-
二战尾声1946,第一台电子数字计算机:ENIAC; 顾问:小冯
-
占地面积:约170平方米
-
耗电量:150千瓦
运算速度:5000次加法/秒 -
逻辑元件(最小的基本单元):电子管,如图,有半个手那么大。
-
体积超大、耗电量超大:电子管用了1.8W个,占了整个房间的面积。
-
编程:使用机器语言编程
bug的来源
- 当时的编程是依靠“纸袋机”
- 当有虫子死在上面,会被误认为是一个bit。
- 所以那时候的“bug”沿用到现在,来表示“错误”。
二:晶体管时代
晶体管:
-
相比第一代:体积变小、功耗低,但是晶体管的数量多,几万个、十几万个
-
编程语言:面向过程的程序设计语言——FORTRAN
-
出现了操作系统雏形
三、中小规模集成电路时代
- 计算机主要用于科学计算等专业用途
- 高级语言迅速发展
- 开始有了分时操作系统
四、大规模、超大规模集成电路时代
- 开始出现“微处理器”
- 微型计算机
- 个人计算机(PC)萌芽
- 操作系统: Windows、MacOS、Linux..
- 指甲盖大小的芯片:
微处理器的发展
机器字长:计算机一次整数运算所能处理的二进制位数
微处理器(Intel) | 机器字长(bit) | 年份 | 晶体管数目 |
---|---|---|---|
8080 | 8 | 1974 | |
8086 | 16 | 1979 | 2.9万 |
80286 | 16 | 1982 | 13.4万 |
80386 | 32 | 1985 | 27.5万 |
80486 | 32 | 1989 | 120.0万 |
Pentium(奔腾) | 64 | 1993 | 310.0万 |
Pentium pro | 64 | 1995 | 550.0万 |
Pentium ll | 64 | 1997 | 750.0万 |
Pentium lll | 64 | 1999 | 950.0万 |
Pentium lV | 64 | 2000 | 4200.0万 |
历史总是有趣的
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1947年,贝尔实验室,发明了“晶体管”——晶体管之父:威廉·肖克利( 1956年诺贝尔物理学奖得主)
-
1955年,肖克利在硅谷创建肖克利实验室股份有限公司。
- 期间很多大佬,听着“晶体管之父”响亮的名号,于是纷纷加入公司,有:摩尔、罗伯茨、克莱纳、诺伊斯、格里尼克、布兰克、赫尔尼、拉斯特
- 但是肖克利的公司管理一般,于是大家打算各显神通(跑路)了
-
1957年,八叛徒(traitorous eight)创立仙童半导体公司
-
1959年,仙童半导体公司发明“集成电路”
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1968年,摩尔等人离开仙童,创立Intel
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1969年,桑德斯离开仙童,创立AMD
摩尔定律:
- 揭示了信息技术进步的速度
- 集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,整体性能也将提升一倍~
计算机发展趋势
两极分化
微化:
- 二极是微型计算机向更微型化、网络化、高性能、多用途方向发展;
- 比如智能手表、其他的可穿戴设备
巨化:
- 另一极是巨型机向更巨型化、超高速、并行处理、智能化方向发展。
- 比如我们的神威 · 太湖之光
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