微型计算机的微处理器芯片上集成了

微型计算机发展史

自1981年美国IBM公司推出第一代微型计算机IBM—PC／XT以来，微型机以其执行结

果精确、处理速度怏捷、性价比高、轻便小巧等特点迅速进入社会各个领域，且技术不断

更新、产品快速换代，从单纯的计算工具发展成为能够处理数字、符号、文字、语言、图

形、图像、音频、视频等多种信息的强大多媒体工具。如今的微型机产品无论从运算速

度、多媒体功能、软硬件支持还是易用性等方面都比早期产品有了很大飞跃。便携机更是

以使用便捷、无线联网等优势越来越多地受到移动办公人士的喜爱，一直保持着高速发展

的态势。

自第一台微型计算机MCS-4诞生后，一直到现在，微机计算机的发展非常迅速！对于

微型计算机的发展，一般以字长和典型的微处理器芯片作为划分标志，将微型计算机的发

展划分为五个阶段。

第一个阶段（1971～1973）主要是字长为4位的微型机和字长为8位的低档微型机。这

一阶段的典型微处理器有：世界上第一个微处理器芯片4004，以及随后的改进版4040，它

们都是字长为4位的。在随后的第二年，Intel又研制出了字长为8位的处理器芯片8008，

集成度和性能都有所提高。8008采用PMOS工艺，字长8位，基本指令48条，基本指令周期

为20～50uS，时钟频率为500KHz，集成度约为3500晶体管/片。

第二个阶段（1973～1978）主要是字长为8位的中、高档微型机。这一阶段典型的微处

理器芯片有：Intel公司的I8080、I8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。

以I8080为例，I8080采用NMOS工艺，字长8位，基本指令70多条，基本指令周期为2～

10uS，时钟频率高于1MHz，集成度约为6000晶体管/片。

第三个阶段（1978～1985）主要是字长为16位的微型机。这一阶段典型的微处理器芯

片有：Intel公司的8086/8088/80286、Motorola公司的M68000、Zilog公司的Z8000等。

以I8086为例，I8086采用HMOS工艺，字长16位，基本指令周期为0.5uS，集成度约为2.9

万晶体管/片。

这一时期比较着名的微型机有IBM公司生产的PC系列机，包括IBMPC、PC/XT和PC/AT

三个具体型号。

1981年，美国IBM公司选用Intel8088做CPU开发了微型机IBMPC，并配备了微软

的MS-DOS操作系统，这是最低档的个人微机，内存容量很小，而且没有硬盘。它很快就

被第二年年底推出的扩展型IBMPC/XT取代，扩充了内存容量，并且新增了一个10MB的硬

盘。1984年，IBM选用Intel80286作为CPU，推出了新一代增强型个人计算机IBMPC/AT，

它与早期8086/8088的指令系统兼容，速度等性能有了很大提高。

这一时期比较着名的其他微机产品还有1984年由Apple公司推出的Macintosh机（CPU

为M68000），该机使用图形用户界面，并初步具备了多媒体功能。

第四个阶段（1985～2000）主要是字长为32位的微型机。这一阶段典型的微处理器芯

片有：Intel公司的80386/486/Pentium//PentiumII//PentiumIII//PentiumIV等。以

I80386为例，其集成度达到27.5万晶体管/片，每秒钟可完成500万条指令（MIPS）。

在通用微处理器的研发领域，Intel公司一直处于领先位置。与此同时，作为它的竞

争对手，AMD公司也先后推出了K5、K6、Duron、Athon等微处理器芯片。它们的共同特点

是，都采用IA-32（IntelArchitecture-32）指令架构，并逐步增加了面向多媒体数据处

理和网络应用的扩展指令，如Intel的MMX、SSE等指令集和AMD的3Dnow！等。一般将自

8086以来一直延续的这种指令体系通称为x86指令体系。

我们目前使用的PC机，就是这一阶段的产品。

第五个阶段（2000～）出现了字长为64位的微处理器芯片。主要还是面向服务器和工

作站等一些高端应用场合。如2000年Intel推出的微处理器Itanium（安腾），它采用全

新指令架构IA-64。而AMD公司的64位微处理器Athlon64则仍沿用了x86指令体系，能够

很好的兼容原来的IA-32结构的个人微机系统，具有一定的普及性。

随着微型计算机的发展，在每一个阶段，它在集成度、性能等方面都有非常大的提

高，微型计算机在今后将会有更快、更惊人的发展。

微型计算机在社会上大量应用后，一座办公楼、一所学校、一个仓库常常拥有数十台

以至数百台计算机。实现它们互连的局部网随即兴起，进一步推动了计算机应用系统从集

中式系统向分布式系统的发展。

在电子管计算机时期，一些计算机配置了汇编语言和子程序库，科学计算用的高级语

言FORTRAN初露头角。在晶体管计算机阶段，事务处理的COBOL语言、科学计算机用的

ALGOL语言，和符号处理用的LISP等高级语言开始进入实用阶段。操作系统初步成型，使

计算机的使用方式由手工操作改变为自动作业管理。

进入集成电路计算机发展时期以后，在计算机中形成了相当规模的软件子系统，高级

语言种类进一步增加，操作系统日趋完善，具备批量处理、分时处理、实时处理等多种功

能。数据库管理系统、通信处理程序、网络软件等也不断增添到软件子系统中。软件子系

统的功能不断增强，明显地改变了计算机的使用属性，使用效率显着提高。

在现代计算机中，外围设备的价值一般已超过计算机硬件子系统的一半以上，其技术

水平在很大程度上决定着计算机的技术面貌。外围设备技术的综合性很强，既依赖于电子

学、机械学、光学、磁学等多门学科知识的综合，又取决于精密机械工艺、电气和电子加

工工艺以及计量的技术和工艺水平等。

外围设备包括辅助存储器和输入输出设备两大类。辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁

带、激光存储器、海量存储器和缩微存储器等；输入输出设备又分为输入、输出、转

换、、模式信息处理设备和终端设备。在这些品种繁多的设备中，对计算机技术面貌影响

最大的是磁盘、终端设备、模式信息处理设备和转换设备等。

新一代计算机是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系

统。它不仅能进行一般信息处理，而且能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和

解释的能力，将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。

计算机科学与技术的各门学科相结合改进了研究工具和研究方法，促进了各门学科

的发展。过去，人们主要通过实验和理论两种途径进行科学技术研究。现在，计算和模拟

已成为研究工作的第三条途径。

计算机与有关的实验观测仪器相结合可对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析

和绘制图表，显着地提高实验工作的质量和效率。计算机辅助设计已成为工程设计优质

化、自动化的重要手段。在理论研究方面，计算机是人类大脑的延伸，可代替人脑的若干

功能并加以强化。古老的数学靠纸和笔运算，现在计算机成了新的工具，数学定理证明之

类的繁重脑力劳动，已可能由计算机来完成或部分完成。

计算和模拟作为一种新的研究手段，常使一些学科衍生出新的分支学科。例如，空气

动力学、气象学、弹性结构力学和应用分析等所面临的“计算障碍”，在有了高速计算机

和有关的计算方法之后开始有所突破，并衍生出计算空气动力学、气象数值预报等边缘分

支学科。利用计算机进行定量研究，不仅在自然科学中发挥了重大的作用，在社会科学和

人文学科中也是如此。例如，在人口普查、社会调查和自然语言研究方面，计算机就是一

种很得力的工具。

计算机在各行各业中的广泛应用，常常产生显着的经济效益和社会效益，从而引起产

业结构、产品结构、经营管理和服务方式等方面的重大变革。在产业结构中已出观了计算

机制造业和计算机服务业，以及知识产业等新的行业。

微处理器和微计算机已嵌入机电设备、电子设备、通信设备、仪器仪表和家用电器

中，使这些产品向智能化方向发展。计算机被引入各种生产过程系统中，使化工、石油、

钢铁、电力、机械、造纸、水泥等生产过程的自动化水平大大提高，劳动生产率上升、质

量提高、成本下降。计算机嵌入各种武器装备和武器系统干，可显着提高其作战效果。

经营管理方面计算机可用于完成统计、计划、查询、库存管理、市场分析、辅助决策

等，使经营管理工作科学化和高效化，从而加速资金周转，降低库存水准，改善服务质

量，缩短新产品研制周期，提高劳动生产率。在办公室自动化方面，计算机可用于文件的

起草、检索和管理等，显着提高办公效率。

计算机还是人们的学习工具和生活工具。借助家用计算机、个人计算机、计算机网、

数据库系统和各种终端设备，人们可以学习各种课程，获取各种情报和知识，处理各种生

活事务(如订票、购物、存取款等)，甚至可以居家办公。越来越多的人的工作、学习和生

活中将与计算机发生直接的或间接的联系。普及计算机教育已成为一个重要的问题。

总之，计算机的发展和应用已不仅是一种技术现象而且是一种政治、经济、军事和社

会现象。世界各国都力图主动地驾驭这种社会计算机化和信息化的进程，克服计算机化过

程中可能出现的消极因素，更顺利地向高。

3微型计算机技术现状及发展趋势

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)电脑、膝上型电脑、笔记本型电脑、掌上型电脑、可

穿戴式计算机以及问世不久的平板电脑等多种类型。习惯上将尺寸小于台式机的微型机统

称为便携式计算机。

各种便携式计算机发展现状及趋势

1．膝上型电脑(1aptopcomputer)

其主机类似台式主机，显示器大多采用液晶型(LCD)或小型阴极射线管(CRT)它比台式

机小，比笔记本电脑稍大，重lOkg左右，可放在膝上使用，但一定要使用交流电源。在

笔记本电脑推出之后，“纯”膝上型电脑已经十分少有，许多外国人习惯讲的laptop电

脑，其实指的是笔记本电脑。

2．笔记本型电脑(notebookcomputer)

它是具有与台式机相同功能，却又便于携带的微型计算机。同台式机一样，是随着

CPU的发展而发展的。2003年3月Intel公司推出了集成有Pentium-M(Banias)、Inte1855

系列芯片组、802．1Ib(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电脑使用台式机CPU的

局面，不仅为笔记本电脑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”系列外，笔记本电脑流行的CPU还有Intel

的Pentium4-M、CeleronM；AMD的AthlonXP—M、Athlon64；Transmeta的Crusoe等。

预计笔记本电脑将向高性能、无线联网，低能耗、长电池寿命、大屏或宽屏显示等方向发

展。

3．掌上型电脑(palmtopcompeer)

目前掌上型电脑和个人数字助理(PersonalDigitalAssis—rant，PDA)的概念似乎有

些混淆。有人把低端的产品归之为PDA，把高端的产品归之为掌上型电脑。实际上国外已

经很普遍地把所有手持式移动计算产品统称为PDA，而国内则习惯称之为掌上电脑。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、

价廉的手持式计算设备。它无论在体积、功能和硬件配备方面都比笔记本电脑简单轻便，

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。

掌上电脑的电源通常采用普通的碱性电池或可充电锂电池。掌上电脑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。现行产品主要采用PalmOS、WindowsCE和

Linux三种操作系统。

计算机的发展趋势是高尖端科学使用的功能更强的巨型计算机或超级计算机，集成程

度化高的微型计算机也是人们关注的热点。90年代计算机技术最大的进展是进入多媒体和

网络时代。计算机不但要处理简单的文字和静止图像，而且还要实时处理动态三维立体图

像。这就需要高性能的微处理器、显示卡、主版及附加设备。NSP技术把处理声音和图像

的功能都集成到芯片一级，大大简化了计算机附加设备的配置。计算机网络化是成为信息

高速公路的重要基础，网络对大家已不再陌生，网络到底能提供给大家什么呢?第一，电

子邮件(E—mail)，电子邮件功能是用于接收和发送电子邮件用的，电子邮件是网上应用

最广泛的传送信息最多的服务。第二，远程登陆，远程登陆就是通常所说的telnet功

能，它准许用户在本地机上与远地服务器建立通讯连接，然后将本地机上输入的字符串直

接送到远程机上去执行。第三，文件传输，文件传输协议是应用层协议，它负责将文件从

一台计算机传送到另一台计算机，并保证传输的可靠性。第四，客户机／且艮务器服务模

式，它包括：①各类住处查询。②网络新闻服务和公共服务。③娱乐和会话服务。智能化

计算更是计算机界的热门话题，也称为第五代计算机，这种计算机不再沿用经典的冯．诺

依曼结构。这种未来计算机具有人的某些智能。它能听、能说、能识别文字、图形和不同

物体，并具备一定的学习和推理能力。

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，并将进一步

朝着微型化、模块化、无线化、光电子化、专用化、网络化、智能化、环保化、人性化以

及个性化的方向发展。