第1章 計(jì)算機(jī)概述

1、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*1本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程、計(jì)算機(jī)的類型、計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢(shì)和計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，以期對(duì)計(jì)算機(jī)的概況有所了解。要求掌握和了解：要求掌握和了解：計(jì)算機(jī)發(fā)展史現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第一章第一章 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)概述計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)概述 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*21.1.微電子器件的發(fā)展微電子器件的發(fā)展電子管（真空管）（電子管（真空管）（2020世紀(jì)初）世紀(jì)初） 電子管，是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，電子管，是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放

2、大或振蕩的電子器件。利用電場(chǎng)對(duì)真空中的電子流的作用以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件。 19041904年英國電氣工程師弗萊明（年英國電氣工程師弗萊明（J.FlemingJ.Fleming）研制出世界上第一只電子）研制出世界上第一只電子管，也就是人們所說的真空二極管。管，也就是人們所說的真空二極管。19061906年，德年，德福雷斯特在弗萊明的玻福雷斯特在弗萊明的玻璃管內(nèi)添加了柵欄式的金屬網(wǎng)，形成第三個(gè)極。發(fā)明真空三極管。璃管內(nèi)添加了柵欄式的金屬網(wǎng)，形成第三個(gè)極。發(fā)明真空三極管。 特點(diǎn)：體積大、功耗高、壽命短、可靠性差。特點(diǎn)：體積大、功耗高、壽命短、可靠性差。1.1.1 1.1.1 從微電子器件的

3、發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*3半導(dǎo)體晶體管（晶體管半導(dǎo)體晶體管（晶體管) ) 19471947年年1212月，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，月，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世，是研制出一種點(diǎn)接觸型的鍺晶體管。晶體管的問世，是2020世紀(jì)的一項(xiàng)重大發(fā)世紀(jì)的一項(xiàng)重大發(fā)明，是微電子革命的先聲。晶體管出現(xiàn)后，人們就能用一個(gè)小巧的、消耗明，是微電子革命的先聲。晶體管出現(xiàn)后，人們就能用一個(gè)小巧的、消耗功率低的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)功率低

4、的電子器件，來代替體積大、功率消耗大的電子管了。晶體管的發(fā)明又為后來集成電路的降生吹響了號(hào)角明又為后來集成電路的降生吹響了號(hào)角。1.1.1 1.1.1 從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*4集成電路（集成電路（Integrated circuitsIntegrated circuits）芯片（）芯片（ICIC）（）（19591959年）年） 19591959年由德克薩斯儀器公司（年由德克薩斯儀器公司（TITI）的基爾比（）的基爾比（J. kilbyJ. kilby）和諾依斯為首的）和諾依斯為首的仙童（仙童（FairchildFairch

5、ild）半導(dǎo)體公司同時(shí)發(fā)明。）半導(dǎo)體公司同時(shí)發(fā)明。 基爾比被譽(yù)為基爾比被譽(yù)為“第一塊集成電路的發(fā)明家第一塊集成電路的發(fā)明家”，而諾依斯被譽(yù)為，而諾依斯被譽(yù)為“提提 出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論出了適合于工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論”的人。的人。 集成電路采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電集成電路采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具

6、有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，這樣，整個(gè)電路的體積大結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個(gè)整體，這樣，整個(gè)電路的體積大大縮小，且引出線和焊接點(diǎn)的數(shù)目也大為減少，從而使電子元件向著微小大縮小，且引出線和焊接點(diǎn)的數(shù)目也大為減少，從而使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。型化、低功耗和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。1.1.1 1.1.1 從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*51.1.1 1.1.1 從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史集成電路的分類集成電路的分類

7、集成電路按集成度高低的不同可分為集成電路按集成度高低的不同可分為SSI SSI 小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路(Small Scale Integrated circuits) (Small Scale Integrated circuits) MSI MSI 中規(guī)模集成電路中規(guī)模集成電路(Medium Scale Integrated circuits) (Medium Scale Integrated circuits) LSI LSI 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路(Large Scale Integrated circuits) (Large Scale Integrated circui

8、ts) VLSI VLSI 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integrated circuits) (Very Large Scale Integrated circuits) ULSI ULSI 特大規(guī)模集成電路特大規(guī)模集成電路(Ultra Large Scale Integrated circuits) (Ultra Large Scale Integrated circuits) GSI GSI 巨大規(guī)模集成電路也被稱作極大規(guī)模集成電路或超特大規(guī)模集成電路巨大規(guī)模集成電路也被稱作極大規(guī)模集成電路或超特大規(guī)模集成電路(Giga Scale Integr

9、ation)(Giga Scale Integration)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*61.1.1 1.1.1 從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史從微電子器件的發(fā)展看電子計(jì)算機(jī)發(fā)展史 摩爾定律摩爾定律 19651965年，年，IntelIntel公司的創(chuàng)辦人之一摩爾發(fā)現(xiàn)：公司的創(chuàng)辦人之一摩爾發(fā)現(xiàn)：“在相等面在相等面積積( (制作成本制作成本) )上，上，CPUCPU上的晶體管數(shù)量以每上的晶體管數(shù)量以每1818個(gè)月倍增的趨個(gè)月倍增的趨勢(shì)增加，執(zhí)行性能的提升大體也符合這個(gè)趨勢(shì)。勢(shì)增加，執(zhí)行性能的提升大體也符合這個(gè)趨勢(shì)?！?微處理微處理器的發(fā)展器的發(fā)展戈登摩爾路計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*71.1.2.1.1

10、.2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展史計(jì)算機(jī)的發(fā)展史電子管計(jì)算機(jī)（電子管計(jì)算機(jī)（19461946年到年到5050年代后期）年代后期）存儲(chǔ)器：延遲線、磁芯存儲(chǔ)器：延遲線、磁芯無高級(jí)語言，甚至沒有匯編器無高級(jí)語言，甚至沒有匯編器科學(xué)計(jì)算、為軍事與國防尖端科技服務(wù)。科學(xué)計(jì)算、為軍事與國防尖端科技服務(wù)。晶體管計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)（5050年代中期到年代中期到6060年代后期）年代后期）磁芯存儲(chǔ)器磁芯存儲(chǔ)器運(yùn)算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次；內(nèi)存的存儲(chǔ)運(yùn)算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次；內(nèi)存的存儲(chǔ)量從幾千單元提高到量從幾千單元提高到1010萬單元以上。萬單元以上。在軍事與尖端技術(shù)、氣象、工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理以及在軍事與尖端

11、技術(shù)、氣象、工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理以及其他科學(xué)研究等領(lǐng)域。其他科學(xué)研究等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*81.1.2.1.1.2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展史計(jì)算機(jī)的發(fā)展史中、小規(guī)模集成電路集成電路計(jì)算機(jī)（從中、小規(guī)模集成電路集成電路計(jì)算機(jī)（從6060年代中期到年代中期到7070年代前期）年代前期）功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降。功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降。速度及可靠性相應(yīng)的提高速度及可靠性相應(yīng)的提高范圍進(jìn)一步擴(kuò)大范圍進(jìn)一步擴(kuò)大大、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（大、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（7070年代初到至今）年代初到至今）2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代后，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器取代了磁芯存儲(chǔ)器，并年代后，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器取代了磁芯存儲(chǔ)器

12、，并不斷向大容量、高集成度、高速度發(fā)展。不斷向大容量、高集成度、高速度發(fā)展。7070年代初，出現(xiàn)了以包含年代初，出現(xiàn)了以包含CPUCPU的單片的單片ICIC（微處理器）為（微處理器）為核心的電子計(jì)算機(jī)核心的電子計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)進(jìn)入了幾乎所有的行業(yè)。計(jì)算機(jī)進(jìn)入了幾乎所有的行業(yè)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*9 1.1.2.1.1.2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展史計(jì)算機(jī)的發(fā)展史起迄年份代別主要邏輯元件軟 件電子管機(jī)器語言、匯編語言晶體管高級(jí)語言、監(jiān)控程序、 簡單操作系統(tǒng)集成電路功能較強(qiáng)的操作系統(tǒng)、 會(huì)話式語言大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路軟件工程的研究與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、語言編譯系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件1946-1957

13、1958-19641965-19701970至今一二三四計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*101.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 1.1.第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī) 19461946年在美國誕生的年在美國誕生的“埃尼亞克埃尼亞克” ” ENIACENIAC是舉世公認(rèn)的第一臺(tái)電子是舉世公認(rèn)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)的目的是為阿貝丁陸軍試炮場(chǎng)進(jìn)行彈道計(jì)算。主要研制者賓計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)的目的是為阿貝丁陸軍試炮場(chǎng)進(jìn)行彈道計(jì)算。主要研制者賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院的莫契利（夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院的莫契利（J. MauchiyJ. Mauchiy）和埃克（）和?？耍≒.E

14、ckertP.Eckert）。）。 ENIACENIAC共使用了共使用了1800018000個(gè)電子管，另加個(gè)電子管，另加15001500個(gè)繼電器以及其它器件，其總個(gè)繼電器以及其它器件，其總體積約體積約9090立方米，重達(dá)立方米，重達(dá)3030噸，占地噸，占地170170平方米。這臺(tái)耗電量為平方米。這臺(tái)耗電量為140140千瓦的計(jì)千瓦的計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度為每秒算機(jī)，運(yùn)算速度為每秒50005000次加法，或者次加法，或者400400次乘法，至多只能存次乘法，至多只能存2020個(gè)個(gè)1010位位的十進(jìn)制數(shù)，無程序存儲(chǔ)器。的十進(jìn)制數(shù)，無程序存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*111.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過

15、程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 “埃尼阿克埃尼阿克”有兩大缺點(diǎn)，一是沒有內(nèi)存儲(chǔ)器，二是要由有兩大缺點(diǎn)，一是沒有內(nèi)存儲(chǔ)器，二是要由人像搭積木一樣，將大量運(yùn)算部件搭配成各種解題布局，每算人像搭積木一樣，將大量運(yùn)算部件搭配成各種解題布局，每算一題一題 就要重搭一次，又費(fèi)時(shí)，又麻煩。有的題只要計(jì)算就要重搭一次，又費(fèi)時(shí)，又麻煩。有的題只要計(jì)算1 1秒鐘，秒鐘，準(zhǔn)備工作卻準(zhǔn)備工作卻 要花上幾十分鐘。對(duì)要花上幾十分鐘。對(duì)“埃尼阿克埃尼阿克“的改進(jìn)應(yīng)用歸功的改進(jìn)應(yīng)用歸功于匈牙利裔美國數(shù)學(xué)家馮于匈牙利裔美國數(shù)學(xué)家馮. .諾依曼。諾依曼。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*121.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程

16、中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 2.2.存儲(chǔ)程序概念的提出存儲(chǔ)程序概念的提出 19451945年年6 6月，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮月，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼（諾依曼（John Von NauJohn Von Naumannmann）與參與研制）與參與研制ENIACENIAC主要人員聯(lián)名發(fā)表了一篇長達(dá)主要人員聯(lián)名發(fā)表了一篇長達(dá)101101頁紙頁紙的報(bào)告，即計(jì)算機(jī)史上著名的的報(bào)告，即計(jì)算機(jī)史上著名的“101101頁報(bào)告頁報(bào)告”，提出了，提出了“存儲(chǔ)存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序控制計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)”( (即諾依曼機(jī)），奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的即諾依曼機(jī)），奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)。 “101

17、101頁頁”報(bào)告明確規(guī)定：報(bào)告明確規(guī)定：計(jì)算機(jī)（指硬件）由五大基本部件組成；計(jì)算機(jī)（指硬件）由五大基本部件組成；計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器 中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作。中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*131.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 3.第一臺(tái)存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī) 1949 年年5月，英國劍橋大學(xué)威爾克斯（月，英國劍橋大學(xué)威爾克斯（M.Wilkes）教授主持制成了一）教授主持制成了一臺(tái)由臺(tái)由3000只電子管為主要元件

18、的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)只電子管為主要元件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)EDSAC（電子儲(chǔ)存程（電子儲(chǔ)存程序計(jì)算機(jī)）。序計(jì)算機(jī)）。1952年年1月，由馮月，由馮諾伊曼設(shè)計(jì)的諾伊曼設(shè)計(jì)的IAS電子計(jì)算機(jī)問世。電子計(jì)算機(jī)問世。IAS計(jì)算機(jī)總共只采用了計(jì)算機(jī)總共只采用了2300個(gè)電子管，但運(yùn)算速度卻比擁有個(gè)電子管，但運(yùn)算速度卻比擁有18000個(gè)電子管個(gè)電子管的的ENIAC“埃尼阿克埃尼阿克”提高了提高了10倍。倍。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*141.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 4.晶體管計(jì)算機(jī)的誕生19541954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功第一臺(tái)使用晶體管線路的計(jì)算機(jī)（年，貝爾

19、實(shí)驗(yàn)室研制成功第一臺(tái)使用晶體管線路的計(jì)算機(jī)（TRADICTRADIC），），裝有裝有800800個(gè)晶體管。個(gè)晶體管。19581958年，年，IBMIBM公司制成了第一臺(tái)全部使用晶體管的計(jì)算機(jī)公司制成了第一臺(tái)全部使用晶體管的計(jì)算機(jī)RCA501RCA501型。計(jì)算速型。計(jì)算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量，從幾千提高到度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量，從幾千提高到1010萬萬以上。以上。TRADICRCA501計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*151.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 5. 5.第三代計(jì)算機(jī)的的標(biāo)志性產(chǎn)品第三代計(jì)算機(jī)的的標(biāo)

20、志性產(chǎn)品IBM360IBM360系列計(jì)算機(jī)系列計(jì)算機(jī) 19641964年，年， 由由IBMIBM公司主設(shè)計(jì)師吉恩公司主設(shè)計(jì)師吉恩阿姆達(dá)爾（阿姆達(dá)爾（G. AmdahlG. Amdahl），主持），主持 設(shè)設(shè)計(jì)的第一個(gè)采用集成電路的通用計(jì)算機(jī)系列計(jì)的第一個(gè)采用集成電路的通用計(jì)算機(jī)系列IBM 360IBM 360系統(tǒng)研制成功，該系列系統(tǒng)研制成功，該系列有大、中、小型，共有大、中、小型，共6 6個(gè)型號(hào)。阿姆達(dá)爾提出了一種全新的思路：個(gè)型號(hào)。阿姆達(dá)爾提出了一種全新的思路：IBM360IBM360必必須是一種須是一種“兼容性兼容性”的產(chǎn)品，意味著大中小型的產(chǎn)品，意味著大中小型360360系統(tǒng)電腦，系統(tǒng)電

21、腦， 都能用相同方都能用相同方式處理相同的指令，式處理相同的指令， 享用相同的軟件，配置相同的外部設(shè)備，享用相同的軟件，配置相同的外部設(shè)備， 而且能夠相互連接在一起工作。而且能夠相互連接在一起工作。“兼容性兼容性” 是一個(gè)偉大的觀念變革，是一個(gè)偉大的觀念變革， 它給現(xiàn)代電腦它給現(xiàn)代電腦 發(fā)展帶來的技術(shù)進(jìn)步，至今還在發(fā)揮巨大發(fā)展帶來的技術(shù)進(jìn)步，至今還在發(fā)揮巨大 作用。作用。 360360系列取得了難以置信的成功，成系列取得了難以置信的成功，成 為第三代電腦的標(biāo)志性產(chǎn)品。為第三代電腦的標(biāo)志性產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*161.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程

22、碑 6.6.使用超大規(guī)模集成電路的第四代計(jì)算機(jī)使用超大規(guī)模集成電路的第四代計(jì)算機(jī) 美國美國ILLIAC-IVILLIAC-IV計(jì)算機(jī)，是第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯計(jì)算機(jī)，是第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。IBMIBM公司公司的的370370系列、系列、43XX43XX、30XX30XX、ES-9000ES-9000系列、克雷公司的系列、克雷公司的Cray Cray 系列巨型機(jī)、系列巨型機(jī)、日本富士通公司生產(chǎn)出日本富士通公司生產(chǎn)出M M系列，是比較有代表性的第四代計(jì)算機(jī)系

23、列，是比較有代表性的第四代計(jì)算機(jī) 。IBM zEnterprise 196IBM 4381計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*171.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 6.6.使用超大規(guī)模集成電路的第四代計(jì)算機(jī)使用超大規(guī)模集成電路的第四代計(jì)算機(jī) 美國美國ILLIAC-IVILLIAC-IV計(jì)算機(jī)，是第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯計(jì)算機(jī)，是第一臺(tái)全面使用大規(guī)模集成電路作為邏輯元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。元件和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的發(fā)展已到了第四代。IBMIBM公司公司的的370370系列、系列、43XX43XX、30XX30

24、XX、ES-9000ES-9000系列、克雷公司的系列、克雷公司的Cray Cray 系列巨型機(jī)、系列巨型機(jī)、日本富士通公司生產(chǎn)出日本富士通公司生產(chǎn)出M M系列，是比較有代表性的第四代計(jì)算機(jī)系列，是比較有代表性的第四代計(jì)算機(jī) 。IBM zEnterprise 196IBM 4381計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*181.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 6.6.超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī) 超級(jí)計(jì)算機(jī)通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能超級(jí)計(jì)算機(jī)通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能計(jì)算普通計(jì)算普通PCPC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算

25、機(jī)。機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。 在在20132013年年6 6月公布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)月公布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500500強(qiáng)排行榜中，中國國防科學(xué)技強(qiáng)排行榜中，中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的術(shù)大學(xué)研制的“天河二號(hào)天河二號(hào)”以每秒以每秒33.8633.86千萬億次的運(yùn)算速度，成為全球千萬億次的運(yùn)算速度，成為全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。比美國能源部下屬橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。比美國能源部下屬橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的“泰坦泰坦”的速的速度比近一倍。度比近一倍。天河天河-2計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*191.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 7.7.首臺(tái)微型

26、計(jì)算機(jī)的誕生首臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的誕生 19711971年，年，IntelIntel公司首先推出了微處理器芯片，為以微處理器為核心的公司首先推出了微處理器芯片，為以微處理器為核心的電子計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)隨之出現(xiàn)創(chuàng)造了條件電子計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)隨之出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。 19761976年在喬布斯的車庫里喬布斯和沃茲涅克制造出了年在喬布斯的車庫里喬布斯和沃茲涅克制造出了Apple IApple I的原型機(jī)。的原型機(jī)。 同年由沃茲涅克、喬布斯和同年由沃茲涅克、喬布斯和RonWayneRonWayne共同成立了蘋果電腦公司。蘋果最共同成立了蘋果電腦公司。蘋果最初的初的logologo是牛頓坐在蘋果樹下，后來很快被改

27、為蘋果被咬了一口的形象。是牛頓坐在蘋果樹下，后來很快被改為蘋果被咬了一口的形象。19771977年年4 4月，月，Apple IIApple II在首屆的西岸電腦展覽會(huì)首次面世。在首屆的西岸電腦展覽會(huì)首次面世。 AppleApple II計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*201.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑計(jì)算機(jī)發(fā)展過程中的重要里程碑 7.7.微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn) 19801980年年IBMIBM成立了埃斯特奇負(fù)責(zé)的微機(jī)研制小組。該研制小組認(rèn)識(shí)成立了埃斯特奇負(fù)責(zé)的微機(jī)研制小組。該研制小組認(rèn)識(shí)到，到， 要在一年內(nèi)開發(fā)出能迅速普及的微型電腦，要在一年內(nèi)開發(fā)出能迅速普及的微型電腦，

28、IBMIBM必須實(shí)行必須實(shí)行“開放開放”政策。他們決定采用英特爾政策。他們決定采用英特爾80888088微處理器作為該電腦的中樞，同時(shí)委托微處理器作為該電腦的中樞，同時(shí)委托獨(dú)立軟件公司為它配置各種軟件。獨(dú)立軟件公司為它配置各種軟件。 19811981年年8 8月月1212日，日，IBMIBM在紐約宣布在紐約宣布IBM IBM PCPC個(gè)人電腦出世，個(gè)人電腦以前所未有的廣度和速度面向大眾普及。個(gè)人電腦出世，個(gè)人電腦以前所未有的廣度和速度面向大眾普及。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*211.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型 計(jì)算機(jī)按用途可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)按用途可分為

29、專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)是最有效、最經(jīng)濟(jì)、最快速的計(jì)算機(jī)，專用計(jì)算機(jī)是最有效、最經(jīng)濟(jì)、最快速的計(jì)算機(jī)，但是它的功能單一，適應(yīng)性很差。但是它的功能單一，適應(yīng)性很差。通用計(jì)算機(jī)功能齊全，適應(yīng)性很強(qiáng)，但是犧牲了通用計(jì)算機(jī)功能齊全，適應(yīng)性很強(qiáng)，但是犧牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性。效率、速度和經(jīng)濟(jì)性。專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、專用和通用是根據(jù)計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的?，F(xiàn)在一般意義運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。現(xiàn)在一般意義上講的計(jì)算機(jī)都是指通用計(jì)算機(jī)。上講的計(jì)算機(jī)都是指通用計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*221.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特

30、點(diǎn)及其類型 計(jì)算機(jī)分類計(jì)算機(jī)分類 計(jì)算機(jī)的性能和作用進(jìn)行分類。傳統(tǒng)上將計(jì)算機(jī)分為巨計(jì)算機(jī)的性能和作用進(jìn)行分類。傳統(tǒng)上將計(jì)算機(jī)分為巨型計(jì)算機(jī)、小巨型機(jī)、主機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、工作站、個(gè)人計(jì)型計(jì)算機(jī)、小巨型機(jī)、主機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)。算機(jī)。19891989年年1111月月IEEEIEEE提出一個(gè)分類報(bào)告，它根據(jù)計(jì)算機(jī)在提出一個(gè)分類報(bào)告，它根據(jù)計(jì)算機(jī)在信息處理系統(tǒng)中的地位與作用，考慮到計(jì)算機(jī)分類的演變過信息處理系統(tǒng)中的地位與作用，考慮到計(jì)算機(jī)分類的演變過程和近期可能的發(fā)展趨勢(shì)，把計(jì)算機(jī)分成程和近期可能的發(fā)展趨勢(shì)，把計(jì)算機(jī)分成6 6大類。巨型計(jì)算大類。巨型計(jì)算機(jī)、小巨型機(jī)、主機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、

31、工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)。機(jī)、小巨型機(jī)、主機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)。目前國際上比較流行的分類是：目前國際上比較流行的分類是： 巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī) 主機(jī)主機(jī) 小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī) 個(gè)人計(jì)算機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*231.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型 1.巨型計(jì)算機(jī)（Supercomputer） 巨型計(jì)算機(jī)也稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它采用了大規(guī)模并行處巨型計(jì)算機(jī)也稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，它采用了大規(guī)模并行處理的體系結(jié)構(gòu)，理的體系結(jié)構(gòu)，CPUCPU由數(shù)以百計(jì)、千計(jì)的處理器組成，有極由數(shù)以百計(jì)、千計(jì)的處理器組成，有極強(qiáng)的運(yùn)算處理能力，主要應(yīng)用于尖端的科學(xué)計(jì)算和現(xiàn)代化強(qiáng)的運(yùn)算處

32、理能力，主要應(yīng)用于尖端的科學(xué)計(jì)算和現(xiàn)代化軍事領(lǐng)域中，它是一個(gè)國家計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。軍事領(lǐng)域中，它是一個(gè)國家計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。CRAY XT5 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*241.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型 2.主機(jī)（Mainframe computers） 它包括我們通常所說的大它包括我們通常所說的大 、中型計(jì)算機(jī)。、中型計(jì)算機(jī)。 大型主機(jī)經(jīng)歷了大型主機(jī)經(jīng)歷了批處理階段、分時(shí)處理階段，進(jìn)入了分散處理與集中管理的階段。批處理階段、分時(shí)處理階段，進(jìn)入了分散處理與集中管理的階段。IBMIBM公司一直在大型主機(jī)市場(chǎng)處于霸主地位，公司一直在大型主機(jī)市場(chǎng)處于霸主地

33、位，DECDEC、富士通、日立、富士通、日立、NECNEC也生產(chǎn)大型主機(jī)。不過隨著微機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，大型主機(jī)正也生產(chǎn)大型主機(jī)。不過隨著微機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，大型主機(jī)正在走下坡路。現(xiàn)在主要朝著超級(jí)服務(wù)器方向發(fā)展。在走下坡路?，F(xiàn)在主要朝著超級(jí)服務(wù)器方向發(fā)展。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*251.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型 3.小型計(jì)算機(jī)（Minicomputers） 小型機(jī)的機(jī)器規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)試制周期短，便于小型機(jī)的機(jī)器規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)試制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝技術(shù)，軟件開發(fā)成本低，易于操作維護(hù)。它及時(shí)采用先進(jìn)工藝技術(shù)，軟件開發(fā)成本低，易于操作維護(hù)

34、。它們己廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、大型分析儀器、測(cè)量設(shè)備、企們己廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、大型分析儀器、測(cè)量設(shè)備、企業(yè)管理、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)等，也可以作為大型與巨型計(jì)算機(jī)系業(yè)管理、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)等，也可以作為大型與巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助計(jì)算機(jī)。近年來，小型機(jī)的發(fā)展也引人注目。特別是統(tǒng)的輔助計(jì)算機(jī)。近年來，小型機(jī)的發(fā)展也引人注目。特別是RISC RISC （Reduced Instruction Set ComputerReduced Instruction Set Computer縮減指令系統(tǒng)計(jì)縮減指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）體系結(jié)構(gòu)的廣泛使用，大大提高了小型機(jī)的性能算機(jī)）體系結(jié)構(gòu)的廣泛使用，大大提高了小型機(jī)的性

35、能。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*261.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型 5.微型機(jī)（Microcomputers） 微型機(jī)主要包括個(gè)人計(jì)算機(jī)微型機(jī)主要包括個(gè)人計(jì)算機(jī)PC、筆記本計(jì)算機(jī)、掌、筆記本計(jì)算機(jī)、掌上電腦等。微型機(jī)技術(shù)在近上電腦等。微型機(jī)技術(shù)在近10年內(nèi)發(fā)展速度迅猛，平均年內(nèi)發(fā)展速度迅猛，平均每每23個(gè)月就有新產(chǎn)品出現(xiàn)，個(gè)月就有新產(chǎn)品出現(xiàn)，12年產(chǎn)品就更新?lián)Q代一年產(chǎn)品就更新?lián)Q代一次。平均每兩年芯片的集成度可提高一倍，性能提高一倍，次。平均每兩年芯片的集成度可提高一倍，性能提高一倍，價(jià)格降低一半。目前還有加快的趨勢(shì)。微型機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于價(jià)格降低一半。目前還有加快的趨勢(shì)。

36、微型機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、數(shù)據(jù)庫管理、圖像識(shí)別、語音識(shí)別、專家系辦公自動(dòng)化、數(shù)據(jù)庫管理、圖像識(shí)別、語音識(shí)別、專家系統(tǒng)，多媒體技術(shù)等領(lǐng)域，并且開始成為城鎮(zhèn)家庭的一種常統(tǒng)，多媒體技術(shù)等領(lǐng)域，并且開始成為城鎮(zhèn)家庭的一種常規(guī)電器。規(guī)電器。微型機(jī)比小型機(jī)體積更小、價(jià)格更低廉，并且通微型機(jī)比小型機(jī)體積更小、價(jià)格更低廉，并且通用性強(qiáng)、靈活性好、可靠性高、使用方便。用性強(qiáng)、靈活性好、可靠性高、使用方便。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*271.2 1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其類型 6.平板電腦平板電腦 平板電腦（英文：平板電腦（英文：Tablet Personal ComputerTablet P

37、ersonal Computer，簡稱，簡稱Tablet PCTablet PC、Flat PcFlat Pc、TabletTablet、SlatesSlates），是一種小型、方便攜帶的個(gè)人電腦，以），是一種小型、方便攜帶的個(gè)人電腦，以觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備。它擁有的觸摸屏允許用戶通過觸控筆或數(shù)觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備。它擁有的觸摸屏允許用戶通過觸控筆或數(shù)字筆來進(jìn)行作業(yè)而不是傳統(tǒng)的鍵盤或鼠標(biāo)。用戶可以通過內(nèi)建的手寫識(shí)字筆來進(jìn)行作業(yè)而不是傳統(tǒng)的鍵盤或鼠標(biāo)。用戶可以通過內(nèi)建的手寫識(shí)別、屏幕上的軟鍵盤、語音識(shí)別或者一個(gè)真正的鍵盤（如果該機(jī)型配備別、屏幕上的軟鍵盤、語音識(shí)別或者一個(gè)真正的鍵盤（如果

38、該機(jī)型配備的話）。的話）。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*281.3 1.3 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1.3.1計(jì)算機(jī)的速度與容量 運(yùn)算速度是計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，以前常采用每秒鐘執(zhí)行運(yùn)算速度是計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，以前常采用每秒鐘執(zhí)行的指令條數(shù)來表示。的指令條數(shù)來表示。 計(jì)算機(jī)的容量是是說它的存儲(chǔ)量多大，可用字節(jié)（計(jì)算機(jī)的容量是是說它的存儲(chǔ)量多大，可用字節(jié)（Byte,Byte,簡寫為簡寫為B B）來表示。來表示。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*291.3.21.3.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 未來的計(jì)算機(jī)將以超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)，向型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化的方向發(fā)展。1 1巨型化巨型

39、化 巨型化是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度更高、存儲(chǔ)容量更大、功能更強(qiáng)。2 2微型化微型化 微型計(jì)算機(jī)已進(jìn)入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設(shè)備中，同時(shí)也作為工業(yè)控制過程的心臟，使儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)“智能化”。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，筆記本型、掌上型等微型計(jì)算機(jī)必將以更優(yōu)的性能價(jià)格比受到人們的歡迎。3 3網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)己在現(xiàn)代企業(yè)的管理中發(fā)揮著越來越重要的作用，如銀行系統(tǒng)、商業(yè)系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)等。4智能化智能化 計(jì)算機(jī)人工智能的研究是建立在現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)之上。智能化是計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向，新一代計(jì)算機(jī)，將可以模擬人的感覺行為和思維過程的機(jī)理，進(jìn)行

40、“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，具有邏輯推理、學(xué)習(xí)與證明的能力。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*302.2.基于新型材料計(jì)算機(jī)基于新型材料計(jì)算機(jī) 1.光子計(jì)算機(jī) 光子計(jì)算機(jī)是一種由光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯和處光子計(jì)算機(jī)是一種由光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計(jì)算機(jī)。它由激光器、光學(xué)反射鏡、透鏡、濾波器等光學(xué)元件和理的新型計(jì)算機(jī)。它由激光器、光學(xué)反射鏡、透鏡、濾波器等光學(xué)元件和設(shè)備構(gòu)成，靠激光束進(jìn)入反射鏡和透鏡組成的陣列進(jìn)行信息處理，以光子設(shè)備構(gòu)成，靠激光束進(jìn)入反射鏡和透鏡組成的陣列進(jìn)行信息處理，以光子代替電子，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。代替電子，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。 由于光子

41、比電子速度快，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度可高達(dá)一萬億次。它由于光子比電子速度快，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度可高達(dá)一萬億次。它的存貯量是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的幾萬倍，還可以對(duì)語言、圖形和手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別與的存貯量是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的幾萬倍，還可以對(duì)語言、圖形和手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別與合成。目前，許多國家都投入巨資進(jìn)行光子計(jì)算機(jī)的研究。隨著現(xiàn)代光學(xué)合成。目前，許多國家都投入巨資進(jìn)行光子計(jì)算機(jī)的研究。隨著現(xiàn)代光學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，在不久的將來，光子計(jì)算機(jī)將成為人與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，在不久的將來，光子計(jì)算機(jī)將成為人類普遍的工具。類普遍的工具。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*312.2.基于新型材料計(jì)算機(jī)基于新型材料計(jì)算機(jī) 2.

42、量子計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)（量子計(jì)算機(jī)（quantum computer）是一類遵循量子）是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是物理裝置。當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息，運(yùn)行的是量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)的概念源于對(duì)量子算法時(shí)，它就是量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)的概念源于對(duì)可逆計(jì)算機(jī)的研究。研究可逆計(jì)算機(jī)的目的是為了解決計(jì)算可逆計(jì)算機(jī)的研究。研究可逆計(jì)算機(jī)的目的是為了解決計(jì)算機(jī)中的能耗問題。機(jī)中的能耗問題。 迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。但迄

43、今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。但是，世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室正在以巨大的熱情追尋著這個(gè)夢(mèng)是，世界各地的許多實(shí)驗(yàn)室正在以巨大的熱情追尋著這個(gè)夢(mèng)想想。 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*322.2.基于新型材料計(jì)算機(jī)基于新型材料計(jì)算機(jī) 3. 生物計(jì)算機(jī) 生物計(jì)算機(jī)又稱仿生計(jì)算機(jī)，是以生物芯片取代在半導(dǎo)生物計(jì)算機(jī)又稱仿生計(jì)算機(jī)，是以生物芯片取代在半導(dǎo)體硅片上集成效以萬計(jì)的晶體管制成的計(jì)算機(jī)。它的主要原體硅片上集成效以萬計(jì)的晶體管制成的計(jì)算機(jī)。它的主要原材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并以此作為生物芯材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并以此作為生物芯片。生物計(jì)算機(jī)芯片本身還具有并行處理的功能，其運(yùn)算

44、速片。生物計(jì)算機(jī)芯片本身還具有并行處理的功能，其運(yùn)算速度要比當(dāng)今最新一代的計(jì)算機(jī)快度要比當(dāng)今最新一代的計(jì)算機(jī)快10萬倍，能量消耗僅相當(dāng)萬倍，能量消耗僅相當(dāng)于普通計(jì)算機(jī)的十億分之一，存儲(chǔ)信息的空間僅占百億億分于普通計(jì)算機(jī)的十億分之一，存儲(chǔ)信息的空間僅占百億億分之一。之一。 目前，生物芯片仍處于研制階段，但在生物元件，特別目前，生物芯片仍處于研制階段，但在生物元件，特別是在生物傳感器的研制方面已取得不少實(shí)際成果。是在生物傳感器的研制方面已取得不少實(shí)際成果。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*332.2.基于新型材料計(jì)算機(jī)基于新型材料計(jì)算機(jī) 4.超導(dǎo)計(jì)算機(jī) 超導(dǎo)計(jì)算機(jī)是利用超導(dǎo)技術(shù)生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)及其部件，超導(dǎo)計(jì)算機(jī)是

45、利用超導(dǎo)技術(shù)生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)及其部件，其理論上開關(guān)動(dòng)作所需時(shí)間為千億分之一秒，電力消耗只是其理論上開關(guān)動(dòng)作所需時(shí)間為千億分之一秒，電力消耗只是大規(guī)模集成電路的百分之一。但是，現(xiàn)在這種組件計(jì)算機(jī)的大規(guī)模集成電路的百分之一。但是，現(xiàn)在這種組件計(jì)算機(jī)的電路還一定要在低溫下工作。若將來發(fā)明了常溫超導(dǎo)材料，電路還一定要在低溫下工作。若將來發(fā)明了常溫超導(dǎo)材料，計(jì)算機(jī)的整個(gè)世界將改變。計(jì)算機(jī)的整個(gè)世界將改變。 。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)*343.3.未來微型計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展趨勢(shì)未來微型計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展趨勢(shì) （1）CPU、顯卡合二為一 CPUCPU和顯卡一直是電腦中兩個(gè)最重要的硬件，其中和顯卡一直是電腦中兩個(gè)最重要的硬件，其中CPUCPU掌管著電腦大部分的指令計(jì)算