第1章微型計(jì)算機(jī)簡介

第1章微型計(jì)算機(jī)簡介

電子計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與人類智慧的結(jié)晶。它的出現(xiàn)，大大推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，同時(shí)也給人類社會(huì)帶來了日新月異的變化。電子計(jì)算機(jī)最早應(yīng)用于計(jì)算，它也就因此而得名。1.1現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類1．服務(wù)器（Server）2．工作站（Workstation）3．臺(tái)式機(jī)（DesktopPC）4．便攜機(jī)（MobilePC）5．手持機(jī)（HandheldPC）1.2微型計(jì)算機(jī)發(fā)展簡介1.2.1微型計(jì)算機(jī)的誕生1．第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)——牛郎星1974年，羅伯茨用8080微處理器裝配了一種專供業(yè)余愛好者試驗(yàn)用的計(jì)算機(jī)“牛郎星”（Altair）。1974年12月，美國《大眾電子》雜志用最引人注目的大字標(biāo)題發(fā)布消息：“世界第一套微型計(jì)算機(jī)問世，向所有種類的商業(yè)計(jì)算機(jī)挑戰(zhàn)！”。2．第一臺(tái)真正的微型計(jì)算機(jī)——AppleⅡ1975年，斯蒂芬·喬布斯（StevenJobs）20歲，斯蒂芬·沃茲尼克（StevenWozniak）25歲。他們選中的微處理器是莫斯技術(shù)（MOSTechnology）公司的8位6502芯片。1976年4月1日（愚人節(jié)），由沃茲尼克、喬布斯共同成立了蘋果（Apple）計(jì)算機(jī)公司。1977年，沃茲尼克精心設(shè)計(jì)了另一種新型微機(jī)，是世界上第一臺(tái)真正的個(gè)人計(jì)算機(jī)，喬布斯命名它為AppleⅡ。1983年年底，蘋果公司將Apple操作系統(tǒng)的使用權(quán)轉(zhuǎn)讓給微軟（Microsoft）公司，從此，微軟公司開始設(shè)計(jì)和銷售Windows操作系統(tǒng)，成為軟件業(yè)的霸主。3．IBMPC的誕生981年8月12日，IBM正式推出IBM5150，它的CPU是Intel8088，主頻為4.77MHz，主機(jī)板上配置64KB存儲(chǔ)器，另有5個(gè)插槽供增加內(nèi)存或連接其他外部設(shè)備用。它還裝備著顯示器、鍵盤和兩個(gè)軟磁盤驅(qū)動(dòng)器，而操作系統(tǒng)是微軟的DOS1.0。IBM將5150稱為PersonalComputer（個(gè)人計(jì)算機(jī)），不久，其縮寫“PC”成為所有個(gè)人計(jì)算機(jī)的代名詞。4．比爾·蓋茨與微軟公司1955年10月28日，比爾·蓋茨（BillGates）出生于美國華盛頓州的西雅圖。1975年，比爾·蓋茨只是一個(gè)不到19歲的大學(xué)生，他主動(dòng)與羅伯茨聯(lián)系，與保羅·艾倫一起用了幾周的時(shí)間，設(shè)計(jì)出了用于“牛郎星”的BASIC解釋程序。1975年7月成立了微軟（Microsoft）公司，簡稱MS，專門從事微機(jī)軟件的開發(fā)。1980年11月，IBM與微軟簽訂了合同。當(dāng)時(shí)蓋茨手中除了BASIC一無所有，為此，蓋茨買下了基爾達(dá)爾的CP/M8086操作系統(tǒng)，將產(chǎn)品做了一番改進(jìn)，就成了后來的MS-DOS。1981年8月12日，IBMPC問世，配備的操作系統(tǒng)就是PC-DOS1.0。1985年6月，微軟和IBM達(dá)成協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)OS/2操作系統(tǒng)。1983年年底，微軟從蘋果購買了Apple的視窗操作系統(tǒng)。1985年，Windows1.0問世。1990年推出Windows3.0。1992年推出Windows3.1。1995年8月，Windows95發(fā)布，正式把微軟推向計(jì)算機(jī)軟件業(yè)的巔峰。之后，1999年，推出Windows2000。2001年，推出WindowsXP。2003年，推出Windows2003。2007年，推出WindowsVista。1.2.2微型計(jì)算機(jī)的兩大流派及其檔次微型計(jì)算機(jī)從誕生至今有兩大流派：一個(gè)是由蘋果公司獨(dú)家設(shè)計(jì)的Apple系列；一個(gè)是采用IBM公司開放技術(shù)，由眾多公司一起組成的PC系列。1．Apple機(jī)及其檔次蘋果公司創(chuàng)造了個(gè)人微機(jī)產(chǎn)業(yè)，Apple機(jī)從誕生日起就以其卓越的工業(yè)設(shè)計(jì)著稱于世，被稱為技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)晶。Apple機(jī)用戶之所以喜愛Apple機(jī)，其精美的、人性化的設(shè)計(jì)也是重要的原因之一。Apple機(jī)已經(jīng)超越一臺(tái)微機(jī)的意義，而成為一種精神——Apple文化。它被譽(yù)為真正體現(xiàn)美國氣質(zhì)的經(jīng)典品牌。（1）第一代——AppleⅡ時(shí)代（1977—1983年）1977年推出的AppleⅡ，采用莫斯公司的8位6502CPU，CPU速度為1MHz。AppleⅡ產(chǎn)品系列一直到1993年才正式退出了蘋果公司的產(chǎn)品生產(chǎn)線。AppleⅡ產(chǎn)品如圖1-1所示。1980年，AppleⅢ問世。（2）第二代——Macintosh時(shí)代（1984—1993年）1984年推出的Macintosh機(jī)開創(chuàng)了圖形界面的先河。Macintosh機(jī)，簡稱Mac機(jī)，是一種集文字、圖形、聲音、圖像等多媒體信息于一體的個(gè)人微機(jī)。其CPU采用摩托羅拉（Motorola）的16位MC68000，CPU速度為8MHz。Mac機(jī)如圖1-2所示。1987年，推出MacⅡ機(jī)，其CPU采用摩托羅拉的32位MC68020，CPU速度為16MHz，運(yùn)算速度達(dá)到2MIPS（百萬條指令每秒）。它的新型總線結(jié)構(gòu)使其總線速度可與工作站相媲美，而10倍于當(dāng)時(shí)的PC/AT機(jī)（16位的286微機(jī)）。MacII機(jī)如圖1-3所示。1990年，MacLC&MacClassic問世，同時(shí)發(fā)布的System7操作系統(tǒng)和QuickTime也意味著多媒體時(shí)代的到來。以后的Mac機(jī)中的CPU采用摩托羅拉的32位MC68030/MC68040，CPU速度為33MHz。MacLC機(jī)如圖1-4所示。（3）第三代——PowerPC時(shí)代（1994—1997年）1991年，蘋果、摩托羅拉和IBM公司締結(jié)同盟，開始共同研發(fā)PowerPC的產(chǎn)品。同年，蘋果公司推出第一代的PowerBook筆記本電腦，如圖1-5所示。1994年，蘋果公司推出第一代PowerMac機(jī)，這是第一臺(tái)基于PowerPC超快芯片的產(chǎn)品，從此蘋果公司開始進(jìn)入商用市場。最初PowerMac機(jī)的CPU采用PowerPC601，CPU速度為60/66MHz，后來CPU采用PowerPC603/604，CPU速度達(dá)到300MHz。PowerMac機(jī)如圖1-6所示。1997年7月，創(chuàng)始人喬布斯重回蘋果公司，改革產(chǎn)品線，與微軟聯(lián)盟，公司重獲生機(jī)。（4）第四代——G3/G4時(shí)代（1998—2002年）1998年8月，蘋果公司推出iMac機(jī)，其外形如圖1-7所示。iMac機(jī)的CPU采用PowerPCG3，CPU速度為233～700MHz。1999年，蘋果公司推出PowerMacG3和iBook。1999年，蘋果公司還推出了功能強(qiáng)大的PowerMacG4機(jī)。這是第一款采用PowerPCG4微處理器的微機(jī)，號稱第一款超過每秒10億次運(yùn)算的個(gè)人微機(jī)。如圖1-8所示。2002年，蘋果公司推出了幾款極漂亮的iMac和eMac機(jī)型，主要配置與PowerMacG4機(jī)的基本相同，其外觀如圖1-9和圖1-10所示。2002版的iBookG4、PowerBookG4，如圖1-11所示。（5）第五代——G5時(shí)代（2003—2005年）2003年6月23日，蘋果公司領(lǐng)先業(yè)界率先發(fā)布了第一臺(tái)64位個(gè)人微機(jī)PowerMacG5。如圖1-12所示，分別為單顯示器、雙顯示器的PowerMacG5機(jī)及其內(nèi)部的照片。2005年年初，蘋果在美國舊金山發(fā)布了號稱目前為止最低價(jià)的Mac機(jī)——MacMini，如圖1-13所示。（6）第六代——Intel時(shí)代（2006年至今）2006年1月，蘋果公司推出了采用Intel雙核處理器的系列產(chǎn)品。如圖1-14所示是蘋果iMac液晶一體機(jī)。新款MacBook機(jī)的外觀如圖1-15所示。2．PC及其檔次（1）第一代PC（準(zhǔn)16位）第一代PC以IBM公司的IBMPC/XT機(jī)為代表，CPU用的是8088，誕生于1981年，如圖1-16所示。（2）第二代PC（16位）IBM公司于1985年推出的IBMPC/AT機(jī)標(biāo)志著第二代PC的誕生，如圖1-17所示。它采用80286為CPU。（3）第三代PC（32位）1987年，Intel公司推出了80386微處理器。80386又進(jìn)一步分為SX和DX兩檔，檔次由低到高依次為386SX，386DX。用各檔CPU組裝的機(jī)器，稱為該檔次的微機(jī)，如386DX。（4）第四代PC（32位）1989年，Intel公司推出了80486微處理器。80486也分為SX和DX兩檔，即486SX和486DX。（5）第五代PC（32位）1993年，Intel公司推出了第五代微處理器Pentium，中文名稱為“奔騰”。（6）第六代PC（32位）1998年，Intel公司推出了PentiumⅡ、CeleronCPU，后來推出了PentiumⅢ、Pentium4。其他公司也推出了相同檔次的CPU，如K6，AthlonXP，VIAC3等。（7）第七代PC（64位）2003年9月23日，AMD發(fā)布了面向臺(tái)式機(jī)和筆記本的64位處理器：Athlon64和Athlon64FX，標(biāo)志著64位PC時(shí)代的到來。2005年2月，Intel公司也發(fā)布了64位處理器。2005年6月，Intel和AMD相繼推出了雙核心處理器。2006年，Intel和AMD發(fā)布了四核桌面處理器。1.2.3微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)形式1．臺(tái)式個(gè)人微機(jī)最初的個(gè)人微機(jī)都是臺(tái)式的，至今這仍是它的主要形式。如圖1-18所示。2．便攜式個(gè)人微機(jī)便攜式個(gè)人微機(jī)又稱筆記本電腦，如圖1-19所示。2002年11月，微軟在全球推出TabletPC（平板計(jì)算機(jī)）后，其他廠商也紛紛推出自己的TabletPC。圖1-20所示是幾款TabletPC。1.2.4品牌機(jī)與組裝機(jī)1．品牌機(jī)進(jìn)口品牌機(jī)：IBM、HP、DELL等。國產(chǎn)品牌機(jī)：聯(lián)想、方正、同方等。2．組裝機(jī)組裝機(jī)價(jià)格低廉，部件可按用戶的要求任意搭配，而且維護(hù)、修理方便。如果用戶能夠掌握一定的微機(jī)硬件及維修方面的知識(shí)，或者得到銷售商售后服務(wù)的可靠支持，則購買組裝機(jī)可以說是物美價(jià)廉的選擇。1.3微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微機(jī)系統(tǒng)的組成，通常是先分成硬件和軟件兩大部分，然后再根據(jù)每一部分功能進(jìn)一步劃分，如圖1-21所示。1.3.1微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)1．微型計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)仍然是按照馮·諾依曼（JohnVonNeumann）提出的“存儲(chǔ)程序方式”原理設(shè)計(jì)的，故稱為馮·諾依曼計(jì)算機(jī)。其基本思想是，計(jì)算機(jī)至少應(yīng)具備以下5種部件才能完成用戶所需的基本功能。輸入設(shè)備。存儲(chǔ)器。運(yùn)算器。輸出設(shè)備?？刂破?。（1）主機(jī)微機(jī)硬件系統(tǒng)由主機(jī)和外部設(shè)備組成。由于不同型號的CPU指標(biāo)不同，因此CPU的型號決定了硬件系統(tǒng)的檔次表1-1以IntelCPU為例給出了近年來常見的CPU型號及其主要指標(biāo)。（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶裝置，用來存放程序和數(shù)據(jù)。①內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器簡稱內(nèi)存，或稱主存，用來存儲(chǔ)可供CPU直接取用的程序和數(shù)據(jù)。②外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器簡稱外存或輔存。（3）輸入設(shè)備輸入設(shè)備（InputDevice）是人們向計(jì)算機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)的設(shè)備。（4）輸出設(shè)備輸出設(shè)備（OutputDevice）是計(jì)算機(jī)向用戶輸出處理結(jié)果的設(shè)備。2．微型計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu)圖1-22是從外部看到的、典型的微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)例，它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等部分組成。主機(jī)是安裝在一個(gè)主機(jī)箱內(nèi)所有部件的統(tǒng)一體，其中除了功能意義上的主機(jī)以外，還包括電源和若干構(gòu)成系統(tǒng)所必不可少的外部設(shè)備和接口部件，其結(jié)構(gòu)如圖1-23所示。3．常見微型計(jì)算機(jī)的配置計(jì)算機(jī)的配置是指組成計(jì)算機(jī)的各部件的型號及性能。目前，典型臺(tái)式微機(jī)的配置如下。微處理器：IntelCore2ExtremeQX9650或AMDPheno