微型計算機技術發展綜述自20世紀40年代世界上第一臺計算機ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandComputer）在美國賓夕法尼亞大學問世以來，微型機以其執行結果精確、處理速度快捷、性價比高、輕便小巧等特點迅速進入社會各個領域。此外，微型機技術發展、產品更新換代迅速，從單純的計算工具發展成為能夠處理數字、符號文字、語言、圖形、圖像、音頻、視頻等多種信息的強大多媒體工具，微型計算機現已經用于信息處理、事務管理、過程控制、儀器儀表控制、通信技術與計算機網絡等各行各業。便攜機更是以便于攜帶、使用方便等優點以及發展需要越來越受移動辦公人士、學生等群體所喜愛。現如今微型計算機的應用已深入到社會的各個角落，極大地改變著人們的工作、學習和生活方式，成為信息時代的主要標志。2微型計算機系統的組成微型計算機系統，簡稱“微機系統”它可以簡單地定義為：在微型計算機硬件系統的基礎上配置必要的外圍設備和軟件構成的實體。微型計算機系統從局部到全局分為三個層次：微處理器（CPU）、微型計算機、微型計算機系統。微處理器是指由一片或者幾片大規模集成電路組成的具有運算器和控制器功能的中央處理器部件；微型計算機是以微處理器為核心，配上存儲器、輸入/輸出接口電路及系統總線所組成的計算機（又稱主機）；而微型計算機系統則是以微型計算機為中心，以相應的外圍設備、電源和輔助電路（統稱硬件）以及指揮微型計算機工作的系統軟件所構成的系統。由此可知單純的微處理器和單純的微型計算機都不能獨立工作，只有微型計算機系統才是完整的信息處理系統，才具有直接的使用意義。完整的微型計算機系統由硬件和軟件組成。硬件系統由運算器、控制器、存儲器、、輸入/輸出接口、總線以及外部設備等構成。軟件系統通常分為系統軟件、應用軟件兩大類。系統軟件是指不需要用戶干預，能生成、準備和執行其他程序所需的一組程序。主要包括：操作系統、程序設計語言、數據庫管理系統、聯網和網絡管理系統軟件。應用軟件是指除了系統軟件以外，利用計算機為解決某類問題而設計的程序的集合，主要包括信息管理軟件、輔助設計軟件、實時控制軟件等。簡單概括為：系統軟件支持機器運行，應用軟件滿足業務需求。3微型計算機的結構及工作原理3.1微型計算機的結構目前的各種微型計算機系統，從硬件體系結構來看，采用的基本上是計算機的經典結構一一馮?諾依曼結構。這種結構的特點是：由運算器、控制器、存儲器、輸入、輸出設備五大部分組成。數據和程序以二進制代碼形式不加區別地存放在存儲器中，存放位置由地址指定，地址碼也為二進制形式。控制器是根據存放在存儲器中的指令序列即程序來工作的，由程序計數器（即指令地址計數器）控制指令的執行。控制器具有判斷能力，能根據計算結果選擇不同的動作流程。■*中央CPUHamROM輸出邀備■*中央CPUHamROM工輸岀樓口=JL地址也蜒 控制息線圖1：微型計算機典型結構圖3.2微型計算機的工作原理其簡單工作原理為，首先由輸入設備接受外界信息（程序和數據）,控制器發出指令將數據送入（內）存儲器，然后向內存儲器發出取指令命令。在取指令命令下，程序指令逐條送入控制器。控制器對指令進行譯碼，并根據指令的操作要求，向存儲器和運算器發出存數、取數命令和運算命令，經過運算器計算并把計算結果存在存儲器內。最后在控制器發出的取數和輸出命令的作用下，通過輸出設備輸出計算結果。4微型計算機系統的發展過程4.1第1代計算機電子管數字計算機（1946—1958年）；硬件方面，邏輯元件采用真空電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器采用磁帶。軟件方面采用機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以后的計算機發展奠定了基礎。4.2第2代計算機晶體管數字計算機（1958—1964年）；硬件方面，邏輯元件采用晶體管，主存儲器采用磁芯，外存儲器采用磁盤。軟件方面出現了以批處理為主的操作系統、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理為主，并開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數十萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。4.3第3代計算機集成電路數字計算機（1964—1970年）；硬件方面，邏輯元件采用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。4.4第4代計算機大規模集成電路計算機（1970年至今）；硬件方面，邏輯元件采用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現了數據庫管理系統、網絡管理系統和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。5微型計算機系統的發展趨勢計算機的發展先后經歷了電子管、晶體管、大規模集成電路和超大規模集成電路為主要器件的四個發展時代。計算機總的發展趨勢是朝著微型化、網絡化、智能化、多媒體化發展。計算機發展至今，一直沿用“存儲程序”的思想。預計在不久的將來，將誕生以超導器件、電子仿真、集成光路等技術支撐的第五代計算機。第五代計算機將是人類追求的一種更接近人的人工智能計算機。它能理解人的語言，以及文字和圖形。人無需編寫程序，靠講話就能對計算機下達命令，驅使它工作。新一代計算機是把信息采集存儲處理、通信和人工智能結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。隨著科技的不斷進步，微型計算機系統將會聚集越來越多的資源按照一種有效的方式進行開發和利用，以開發出超高性能、超高智能的微機系統。然而對于這些資源如何利用、如何開發以及如何降低系統的成本是微型計算機系統發展的新挑戰。6計算機集成過程系統當前，在機械加工行業，計算機集成制造系統(CIMS)是國內外熱門的研究課題并且取得了不少的理論和應用成果。在CIMS的激勵下，過程工業也開始積極地進行研究與考慮實施。考慮到過程工業與機械加工行業的不同特點，在過程工業中CIMS則稱之為計算機集成過程系統(CIPS)。計算機集成過程系統的出現是與計算機技術、通信技術、網絡技術以及控制技術的迅速發展分不開的。企業內存在許多自動化孤島，即企業內的計算機系統是相互獨立的，不同計算機問不能互通信息，工程師不能用生產過程計算機接受實驗室計算機、管理系統計算機傳來的信息、硬件軟件不能兼容，造成過程控制與管理決策、經營貿易的失衡，限制了公司迅速適應經銷，市場和生產變化的能力。CIPS覆蓋操作層、管理層、決策層，涉及企業生產全過程的計算機優化。它的最大特點是多種技術的。綜合”與全企業信息的集成”，它是信息時代企業自動化發展的總方向。CIPS已經在國內外的一些煉油與石油化工廠進行了試驗。到1990年，日本的24家大中型煉油廠中有19家和13家乙烯廠中有8家正在開發和應用CIPS；在北美、歐洲，遠東和澳大利亞也已有幾十家大型煉油廠在計劃或實施CIPS。在我國，根據石化總公司發展規劃的“適時選點開發CIPS”和“煉油、石化流程型工業向CIPS邁進”的意見，巳分別在齊魯勝利煉油廠與福建煉油廠中進行試點工作。SetpoInt公司將煉油廠的信息系統與先進過程控制相結合而形成了計算機一體化技術。它有五種功能：性能監鍘、優化、調度、控制與組臺。效益分析表明，將信息系統結合進來將有著顯著的效益潛力。據專家分析，CIPS的關鍵技術如下：1） 計算機網絡技術；2） 數據庫管理系統；3） 各種接口技術；4） 過程操作優化技術；5） 先進控銣技術；6） 軟測量技術；7） 生產過程的安全保護技術等。計算機控制發展是自動化技術的熱門研究課題，它們的發展與進步將是實施CIPS的保證。CIPS利用計算機技術對整個企業的運作和過程進行綜合管理和控制，它包括市場營銷、生產計劃調度、原料選擇、產品分配、成本管理，以及工藝過程的控制、優化和管理的全過程。分布式控制系統，先進過程控制以及網絡