微型計算機的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢

1、微型計算機的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢摘要：Microcomputerisanelectroniccomputer,accordingtotheirperformanceindexclassificationfornamelymicrocomputer.Itconsistsofmicroprocessor（core）,storage,inputandoutput,thesystembus,etc.Itischaracterizedbysmallvolume,pricecheap,flexibleandconvenientuse.Since1980s,themicrocomputertypemorevol

2、ume,smaller,morestronger.微機是電子計算機的一種，是根據(jù)其性能指標(biāo)分類稱其為即微型計算機。它由微處理機（核心）、存儲片、輸入和輸出片、系統(tǒng)總線等組成。它的特點是體積小、靈活性大、價格便宜、使用方便。20世紀(jì)80年代以來，微型計算機的類型越來越多，體積越來越小，功能越來越強。關(guān)鍵字：微型計算機發(fā)展現(xiàn)狀趨勢1微機發(fā)展的標(biāo)志一一CPU的發(fā)展歷程.一、第一代（19711973）:4位或低檔8位微處理器和微型機代表產(chǎn)品是美國Intel公司首先的4004微處理器以及由它組成的MCS-砒型計算機（集成度為1200晶體管/片）。隨后又制成8008微處理器及由它組成的MCS-8微型計算機

3、。第一代微型機就采用了PMOSX藝，基本指令時間約為1020仙S,字長4位或8位，他的特點是：指令系統(tǒng)比較簡單，運算功能較差，速度較慢，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仍然停留在臺式計算機的水平上，軟件主要采用機器語言或簡單的匯編語言，其價格低廉。二、第二代（19741978）:中檔的8位微處理器和微型機其間又分為兩個階段，1973-1978年為典型的第二代，以美國Intel公司的8080ffiMotorola公司的MC680Cfc代表，集成度提高12倍，（Intel8080集成度為4900管/片），運算速度提高了一個數(shù)量級。1976-1978年為高檔的8位微型計算機和8位單片微型計算機階段，稱之為二代半。高檔8位微

4、處理器，以美國ZILOG公司的Z80和Intel公司的8085為代表，集成度和速度都比典型的第二代提高了一倍以上（Intel8085集成度為9000管/片）。8位單片微型機以Intel8048/8748（集成度為9000管/片）,MC6801,MOSTEKF81/3870,Z80等為代表，它們主要用于控制和智能儀器?？偟膩碚f，第二代微型機的特點是采用NMOS：藝，集成度提高14倍，運算速度提高1015倍，基本指令執(zhí)行時間約為12仙S,指令系統(tǒng)比較完善，已具有典型的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及中斷、DM*控制功能，尋址能力也有所增強，軟件除采用匯編語言外，還配有BASICFORTRANPL/M等高級語言及

5、其相應(yīng)的解釋程序和編譯程序，并在后期開始配上操作系統(tǒng)。三、第三代（19781981）:16位微處理器和微型機代表產(chǎn)品是Intel8086(集成度為29000管/片)，Z8000(集成度為17500管/片)和MC68000集成度為68000管/片)。這些CPU勺特點是采用HMOS：藝，基本指令時間約為0.05nS,從各個性能指標(biāo)評價，都比第二代微型機提高了一個數(shù)量級，已經(jīng)達(dá)到或超過中、低當(dāng)小型機(如PDP11/45)的水平。這類16位微型機通常都具有豐富的指令系統(tǒng)，采用多級中斷系統(tǒng)、多重尋址方式、多種數(shù)據(jù)處理形式、段式寄存器結(jié)構(gòu)、乘除運算硬件，電路功能大為增強，并都配備了強有力的系統(tǒng)軟件。四、第

6、四代(1985年以后)：32位高檔微型機隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，計算機應(yīng)用的日益廣泛，現(xiàn)代社會對計算機的依賴已經(jīng)越來越明顯。原來的8位、16位機已經(jīng)不能滿足廣大用戶的需要，因此，1985年以后，Intel公司在原來的基礎(chǔ)上又發(fā)展了80386和8048&其中，80386有工作主頻達(dá)到25MHz有32位數(shù)據(jù)線和24位地址線。以80386為CPU勺COMPAQ386、AST386IBMPS2/80等機種相繼誕生。同時隨著內(nèi)存芯片的發(fā)展和硬盤技術(shù)的提高，出現(xiàn)了配置16MB內(nèi)存和1000M由卜存的微型機，微機已經(jīng)成為超小型機，可執(zhí)行多任務(wù)、多用戶作業(yè)。由微型機組成的網(wǎng)絡(luò)、工作站相繼出現(xiàn)，從而擴大了用戶的

7、應(yīng)用范圍。1989年，Intel公司在80386的基礎(chǔ)上，又研制出了80486。它是在80386的芯片內(nèi)部增加了一個8KB的高速緩沖內(nèi)存和80386的協(xié)處理器芯片80387而形成了新一代CPU1993年3月22日，Intel公司發(fā)布了它的新一代處理器Pentium(奔騰)。它采用0.8的BicMOS支術(shù)，集成了310萬個晶體管，工作電壓也從5V降到3V。隨著Pentium新型號的推出，CPU體管的數(shù)目增加到500萬個以上，工作主頻率從66MHX曾加到333MHz1998年3月，Intel公司在CeBIT貿(mào)易博覽會展出了一種速度高達(dá)702MHz勺奔騰II芯片。1999年，以奔騰II450、奔騰I

8、II450為微處理器、內(nèi)存128MB硬盤8.4GB的微機已在我國上市。2微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及發(fā)展現(xiàn)狀我們通常所說的微型計算機簡稱微機，俗稱電腦。其準(zhǔn)確的稱謂應(yīng)是微型計算機系統(tǒng)，可以簡單定義為：在微型計算機硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配置必要的外部設(shè)備和軟件構(gòu)成的實體。微型計算機系統(tǒng)從全局到局部存在三個層次：微型計算機系統(tǒng)一一微型計算機一一微處理器。微處理器(Microprocessor)也常稱為微處理機，它包括算術(shù)邏輯部件ALU(ArithmeticLogicUnit),控制部件CU(ControlUnit)和寄存器組R(Registers)三個基本部分和內(nèi)部總線，相當(dāng)于一般計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的運算器和控制

9、器的組合。通常是利用大規(guī)模集成電路(LSI)或超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)將這些功能制作在一塊集成電路芯片上，即一般計算機系統(tǒng)概念的中央處理器(CPUo微處理器先后經(jīng)歷了4位、8位、16位、32位和64位的發(fā)展階段，目前生產(chǎn)的微型計算機所用的微處理器主要是64位Pentium4芯片，除Intel公司之外，AMD、Motorola及Cyrix公司也有類似的產(chǎn)品。微型計算機(MicroComputer)是以微處理器為核心，加上由LSI制作的內(nèi)存儲器M(ROMRAM、I/O(輸入/輸出)接口和系統(tǒng)總線(包括地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB組成的裸機。該層次也就是我們所說的主板，它已安裝了CP

10、Uf口內(nèi)存條。微型計算機系統(tǒng)(MicroComputerSystem)是以微型計算機為核心，再配以相應(yīng)的外部設(shè)備、電源、輔助電路和控制微型計算機工作的軟件而構(gòu)成的完整的計算系統(tǒng)。由此可見，單純的微處理器不是計算機，單純的微型計算機也不是完整的微型計算機系統(tǒng)，它們都不能獨立工作，只有微型計算機系統(tǒng)才是完整的(數(shù)值的及非數(shù)值的)信息處理系統(tǒng)，才具有實用意義。一個完整的計算機系統(tǒng)應(yīng)該包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。目前的各種微型計算機系統(tǒng)，無論是簡單的單片機(又稱為微控制器或嵌入式計算機)、單板機(屬微型計算機系統(tǒng))，還是較復(fù)雜的個人計算機(PC系統(tǒng)，具硬件體系結(jié)構(gòu)采用的基本上是計算機的經(jīng)典結(jié)構(gòu)一一

11、馮.諾依曼結(jié)構(gòu)：由運算器、控制器、存儲器(含內(nèi)存和外存)、輸入設(shè)備和，輸出設(shè)備五大部分組成，采用“指令驅(qū)動”方式。微型計算機軟件的種類很多，功能各異，但按計算機專業(yè)可劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩類。系統(tǒng)軟件是計算機系統(tǒng)的核心,管理和控制計算機硬件各部分協(xié)調(diào)工作，為各種應(yīng)用軟件提供運行平臺。系統(tǒng)軟件主要包括：操作系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)實用程序、各種語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及各種工具軟件(如殺毒軟件)，其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，用戶只有通過操作系統(tǒng)才能完成對計算機的各種操作。應(yīng)用軟件指系統(tǒng)軟件之外的所有軟件，是為某種應(yīng)用目的而編制的計算機程序，如文字處理軟件、圖形圖像處理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、財務(wù)管理軟

12、件、CAD/CA瞰件、各種應(yīng)用軟件包等。3微型計算機的種類及等級劃分微型計算機的種類微型計算機是當(dāng)今發(fā)展速度最快、應(yīng)用最為普及的計算機類型。它可以細(xì)分為PC服務(wù)器、NT工作站、臺式(也稱桌上型)計算機、膝上型計算機、筆記本型計算機、掌上型計算機、可穿戴式計算機以及問世不久的平板電腦等多種類型。習(xí)慣上人們將尺寸小于臺式機的微型計算機統(tǒng)稱為便攜式計算機。各種微型計算機現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(1)膝上型計算機(laptopcomputer)。最早的便攜式計算機是可以放在腿上使用的膝上型計算機。它比臺式機小，比筆記本計算機稍大。其主機類似臺式主機，顯示器大多采用液晶型(LCD或小型陰極射線管(CRT,重量約有

13、10kg左右。雖然號稱“可攜帶”，但由于它的體積仍顯笨重，而且一定要使用有插座的交流電源，所以充其量也只是“可以動”電腦。在筆記本計算機推出之后，“純”膝上型計算機已經(jīng)十分少有，許多外國人習(xí)慣講的laptop電腦，其實指的是筆記本計算機。(2)筆記本型計算機(notebookcomputer)。它是具有與臺式機相同功能，卻又便于攜帶的微型計算機。同臺式機一樣，筆記本計算機是隨著CPUB發(fā)展而不斷發(fā)展的。2003年3月Intel公司推出了集成有筆記本計算機處理器Pentium-M(Banias)、Intel855系列芯片組、802.11b(Wi-Fi)無線網(wǎng)卡、圖形處理模塊在內(nèi)的筆記本計算機平臺

14、，這種以“迅馳(Centrino)”品牌命名的移動計算技術(shù)打破了以往筆記本計算機使用臺式機CPU的局面，不僅為筆記本計算機帶來強大的處理能力，也使其具有超長的電池使用時間、無線聯(lián)網(wǎng)能力及輕薄的設(shè)計。除了Intel的“迅馳”外，筆記本計算機流行的CPLM有Intel的Pentium4-M、CeleronM；AMD勺AthlonXP-MAthlon64；Transmeta的Crusoe等。預(yù)計今后筆記本計算機將向著高性能、無線聯(lián)網(wǎng)，低能耗、長電池壽命的方向發(fā)展。除了有雙屏幕顯示外，還將整合臺式計算機和筆記計算機的雙方優(yōu)勢，不僅無線通信功能更強大，而且會打破“貝殼式”筆記本計算機造型，還會變得更輕、

15、更薄而屏幕更大。止匕外，2004年市場不斷涌現(xiàn)筆記本計算機16:10或16:9寬屏顯示器也預(yù)示著相對于傳統(tǒng)的4:3標(biāo)準(zhǔn)屏視野更好、分辨率更高的筆記本計算機顯示器的一個發(fā)展方向。(3)掌上型計算機(palmtopcomputer)。目前掌上型計算機和個人數(shù)字助理(PersonalDigitalAssistant,PDA)的概念似乎有些混淆。有人把低端的產(chǎn)品歸之為PDA把高端的產(chǎn)品歸之為掌上型計算機。實際上國外已經(jīng)很普遍地把所有的手持式移動計算產(chǎn)品統(tǒng)稱為PDA,而國內(nèi)則習(xí)慣稱之為掌上電腦。掌上電腦是一種運行在嵌入式操作系統(tǒng)和內(nèi)嵌式應(yīng)用軟件之上的、小巧、輕便、易帶、實用和廉價的新一代超輕型計算設(shè)備，

16、是計算機微型化、專業(yè)化趨勢的產(chǎn)物。它無論在體積、功能和硬件配備方面都比筆記本計算機簡單輕便，但在功能、容量、擴展性、處理速度、操作系統(tǒng)和顯示性能方面又遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電子記事簿。掌上電腦擁有與臺式PC完整交換信息的能力，具備PIM(個人信息管理)的功能，以其具有的上網(wǎng)瀏覽、下載、發(fā)送電子郵件和收發(fā)傳真、紅外傳輸以及與無線通信工具結(jié)合后所表現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)通信能力，在信息查詢和現(xiàn)場信息采集方面得到了充分應(yīng)用。與膝上型和筆記本型計算機不同，掌上電腦的電源通常采用現(xiàn)有的電池，如AA電池。掌上型電腦一般沒有磁盤驅(qū)動器，更確切的說，其程序是儲存在ROM中的，并且當(dāng)打開計算機時程序才被裝載入到RAW。為提供更廣闊的靈

17、活性和更強的功能，最近的掌上電腦大多配備了PCMCIA!。掌上電腦關(guān)鍵的核心技術(shù)是嵌入式操作系統(tǒng)，各種產(chǎn)品之間的競爭也主要在此。目前市面上的產(chǎn)品主要有三大類：一是使用PalmOS系統(tǒng)的品牌，例如Palm、舊M、Sony、HandspringMotorola、Nokia、SamsungTRGPro等；二是使用Microsoft的WindowsCE操作系統(tǒng)白品牌：CompaqHRCasio等；第三類就是國內(nèi)廠商如聯(lián)想、方正等，他們也多使用WindowsCE系統(tǒng)，但Linux也頗具潛力。掌上電腦的發(fā)展方向是：不斷增加和增強個人事務(wù)處理功能；在通信功能(包括數(shù)據(jù)通信、移動電話通信)和各種信息(包括手寫

18、識別、語音、圖像和數(shù)據(jù)等)的輸入輸出功能方面有較大的提高；著重研制開發(fā)出包含個人助理功能、數(shù)據(jù)處理功能、具備多樣性與兼容性通信功能的專用掌上電腦設(shè)備。(4)平板電腦(TabletPQ。這是Microsoft公司首先提出的新概念電腦，號稱是是下一代移動商務(wù)PC的代表。目前平板電腦已獲得聯(lián)想、Acer、HP、ViewsonicAMDFujitsu、ToshibaSharp、NECCompact20多家國內(nèi)外硬件廠商和30多家全球知名軟件廠商的支持并相繼推出了產(chǎn)品。但全球最大的PC廠商舊M和Dall沒有參與平板電腦的開發(fā)。平板電腦實際上就是一款無須翻蓋、沒有鍵盤、大小不等、形狀各異，但卻功能完整的P

19、G平板電腦的構(gòu)成組件與筆記本計算機基本相同，也是CPU內(nèi)存、硬盤、LCD顯示屏等，但它被設(shè)計成使用觸筆在屏幕上書寫，而不是使用鍵盤和鼠標(biāo)或觸摸板，并且打破了筆記本計算機鍵盤與屏幕垂直的L型設(shè)計模式。比之筆記本計算機，它除了擁有其所有功能外，還支持手寫輸入或者語音輸入，移動性和便攜性都更勝一籌。它運行WindowsXPTabletPCEdition操作系統(tǒng)，附帶有可拆卸的鍵盤，能夠運行Windows系統(tǒng)下的應(yīng)用程序?？梢灶A(yù)見，平板電腦以其極佳的移動性、豐富的功能、小巧的外形設(shè)計、超長的電池支持時間、更輕的重量、超高分辨率的液晶顯示屏和支持無線網(wǎng)絡(luò)接入功能等優(yōu)勢一定會給移動商務(wù)人士的歡迎。但是如M

20、icrosoft公司所預(yù)期的那樣在五年內(nèi)取代筆記本計算機市場尚需拭目以待。微型計算機的等級劃分事實上，臺式機和筆記本計算機以及各種掌上電腦之間的界線開始變得模糊，于是，許多人將微型計算機按照其從事的工作進(jìn)行等級劃分。以往，人們對微型計算機的認(rèn)識大都是從臺式個人計算機與筆記本計算機的使用而來：速度不斷提升的CPU功能不斷創(chuàng)新的軟件，競爭激烈而不斷推陳出新的外部設(shè)備等等。至于微型計算機的等級劃分大都局限于商用和消費用兩類通用計算機。其實不然，除了這兩類外，還有工業(yè)用、軍用與航天用等微型計算機，它們都屬于專用計算機的范疇。根據(jù)不同的用途，微型計算機采用的標(biāo)準(zhǔn)也不同。例如，在家庭、辦公室、學(xué)校、商場等

21、室內(nèi)運行的一般消費性和商用微型計算機可以在常溫和平均濕度下運行，但在非常溫地區(qū)或濕度較大的環(huán)境中，就需要用高一個等級的工業(yè)微型計算機了。工業(yè)微型計算機的標(biāo)準(zhǔn)一般要求操作系統(tǒng)的工作溫度在0c60c之間，存儲溫度在20c80c之間，濕度則在10%90戒問。而且要求計算機有更強的穩(wěn)定性、多種兼容軟件、遠(yuǎn)程控制能力等。軍用微型計算機是指應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的微型計算機，必須滿足相應(yīng)的軍事規(guī)范。有定制的全軍規(guī)計算機，也有通過對商用成熟技術(shù)(Commerical-off-the-shelf,COT$產(chǎn)品進(jìn)行特殊處理，使之能夠用于軍事環(huán)境的加固計算機。軍用微型計算機面對的環(huán)境比工業(yè)微型計算機更苛刻，例如酷熱的沙漠

22、、炮彈橫飛的戰(zhàn)場、振動和沖擊力弓拿大的坦克車等。因此許多國家在軍用計算機方面都制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)，如法國的GAM-EG13德國的VG?口英國的DefStd等，其中美國的Mil-Std是使用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，其他國家的軍方常以此衡量產(chǎn)品的質(zhì)量。盡管各國的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，但防水、防沙、防熱、防寒、防振、防摔、防壓、防霉菌、防鹽霧等都是軍用微型計算機必須滿足的標(biāo)準(zhǔn)。不過軍用微型計算機不僅僅局限于軍事應(yīng)用，也可應(yīng)用于類似的環(huán)境，如伴隨潛水員進(jìn)入海底或水底、民用機載和船載以及野外操作等等。航天微型計算機比軍用微型計算機要高一等級。對它的要求并非是“運算能力超強”，而是能“適用于航天用途”。例如，星載計算機要求

23、耗電小，因此耗電超過70W勺Pentium(R)4就不適用。4微型計算機的性能評價指標(biāo)微型計算機的種類很多、性能也各不相同。通常根據(jù)以下幾個方面的性能指標(biāo)來綜合評價一臺微型計算機系統(tǒng)的性能。CP我型。指微型計算機系統(tǒng)所采用的CPU片型號，它決定了微機系統(tǒng)的檔次。(2)字長。指cpr次可以同時傳送和處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，它直接關(guān)系到計算機的計算精度、尋址速度和處理能力。字長越長，數(shù)據(jù)處理能力越強。(3)內(nèi)存容量。指內(nèi)部(主)存儲器可容納二進(jìn)制信息的總量。微型計算機的內(nèi)存容量一般以字節(jié)B(Byte)數(shù)來表示，每8位二進(jìn)制為一個字節(jié)，1024B=1KB6字節(jié))，1024KB=1MB(兆字節(jié)),10

24、24M氏1GB(吉字節(jié)),1024G年仃B(太字節(jié))。內(nèi)存容量越大，運算速度越快，軟件開發(fā)和大型軟件的運行效率就越高，系統(tǒng)的處理能力也就越強。目前市場上流行的微機(含筆記本計算機和掌上電腦)大多具有8MB-512MB勺內(nèi)存容量和2GB-120GB勺外存容量。運行Windows95或Windows98操作系統(tǒng)至少需要16MB的內(nèi)存容量，WindowsXP則需要128MB以上的內(nèi)存容量。(4)運算速度。是微型計算機一項重要的性能指標(biāo)。現(xiàn)在普遍采用單位時間內(nèi)執(zhí)行指令的條數(shù)作為運算速度指標(biāo)，并以MIPS(百萬條指令/秒)作為計量單位。止匕外，也常以CP”頻衡量計算機的運算速度。主頻為CPU的額定工作頻

25、率，亦稱內(nèi)頻，一般以MHz為單位。主頻越高，執(zhí)行指令的時間越短，運算速度就越快。(5)存取周期。存儲器進(jìn)行一次讀出或?qū)懭氩僮魉璧臅r間稱為存取周期，通常用微秒()或毫微秒(ns)表示(1ns=10-3因=10%)。一般微型計算機的存取周期約為幾十到幾百毫微秒。存取周期反映內(nèi)存儲器的速度性能。存取周期越短，存取速度越快。(6)可靠性、可維護(hù)性和兼容性。計算機的可靠性是一個綜合性指標(biāo)，應(yīng)由多項指標(biāo)來綜合衡量，但一般常用平均無故障間隔時間(MTBF作為衡量指標(biāo)，越大越好。目前微型機的平均無故障間隔時間可高達(dá)幾千小時，而巨型機和大、中型機只有幾百甚至幾十小時?？删S護(hù)性以平均修復(fù)時間(MTTR作為衡量指標(biāo)，越小越好。兼容性是指各類微型計算機之間在使用上具有相容性。嚴(yán)格地講，兼容性是指一種微型機的硬件和軟件與使用同樣微處理器的另一種機器是否具有通用性。兼容性越強越好。(7)外設(shè)擴展能力。主要指計算機系統(tǒng)配接各種外部設(shè)備的可能性、靈活性和