關于計算機和芯片的發展院系：計算機科學與技術專業：計算機科學與技術姓名：摘要：本文闡述了芯片對現代科技的重要作用，詳細介紹了芯片的發展歷史，并以芯片業巨頭英特爾公司為參照對象，把芯片發展分階段進行了總結。關鍵詞：計算機；芯片；發展史一、計算機發展史：1、第一代電子管計算機(1945-1956)在第二次世界大戰中，美國政府尋求計算機以開發潛在的戰略價值。這促進了計算機的研究與發展。1944年HowardH.Aiken(1900-1973)研制出全電子計算器，為美國海軍繪制彈道圖。這臺簡稱MarkI的機器有半個足球場大，內含500英里的電線，使用電磁信號來移動機械部件，速度很慢(3-5秒一次計算)并且適應性很差只用于專門領域，但是，它既可以執行基本算術運算也可以運算復雜的等式。1946年2月14日，標志現代計算機誕生的ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)在費城公諸于世。ENIAC代表了計算機發展史上的里程碑，它通過不同部分之間的重新接線編程，還擁有并行計算能力。ENIAC由美國政府和賓夕法尼亞大學合作開發，使用了18，000個電子管，70，000個電阻器，有5百萬個焊接點，耗電160千瓦，其運算速度比MarkI快1000倍，ENIAC是第一臺普通用途計算機。40年代中期，JohnvonNeumann(1903-1957)參加了賓夕法尼亞大學的小組，1945年設計電子離散可變自動計算機，將程序和數據以相同的格式一起儲存在存儲器中。這使得計算機可以在任意點暫停或繼續工作，vonNeumann結構的關鍵部分是中央處理器，它使計算機所有功能通過單一的資源統一起來。3第一代計算機的特點是操作指令是為特定任務而編制的，每種機器有各自不同的機器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個明顯特征是使用真空電子管和磁鼓儲存數據。2、第二代晶體管計算機(1956-1963)1948年，晶體管的發明大大促進了計算機的發展，晶體管代替了體積龐大電子管，電子設備的體積不斷減小。1956年，晶體管在計算機中使用，晶體管和磁芯存儲器導致了第二代計算機的產生。第二代計算機體積小、速度快、功耗低、性能更穩定。首先使用晶體管技術的是早期的超級計算機，主要用于原子科學的大量數據處理，這些機器價格昂貴，生產數量極少。1960年，出現了一些成功地用在商業領域、大學和政府部門的第二代計算機。第二代計算機用晶體管代替電子管，還有現代計算機的一些部件:打印機、磁帶、磁盤、內存、操作系統等。計算機中存儲的程序使得計算機有很好的適應性，可以更有效地用于商業用途。在這一時期出現了更高級的COBOL(CommonBusiness-OrientedLanguage)和FORTRAN(FormulaTranslator)等語言，以單詞、語句和數學公式代替了含混晦澀的二進制機器碼，使計算機編程更容易。新的職業(程序員、分析員和計算機系統專家)和整個軟件產業由此誕生。3、第三代集成電路計算機(1964-1971)雖然晶體管比起電子管是一個明顯的進步，但晶體管還是產生大量的熱量，這會損害計算機內部的敏感部分。1958年德州儀器的工程師JackKilby發明了集成電路(IC)，將三種電子元件結合到一片小小的硅片上。科學家使更多的元件集成到單一的半導體芯片上。于是，計算機變得更小，功耗更低，速度更快。這一時期的發展還包括使用了操作系統，使得計算機在中心程序的控制協調下可以同時運行許多不同的程序。4、第四代大規模集成電路計算機(1971-現在)出現集成電路后，唯一的發展方向是擴大規模。大規模集成電路(LSI)可以在一個芯片上容納幾百個元件。到了80年代，超大規模集成電路(VLSI)在芯片上容納了幾十萬個元件，后來的(ULSI)將數字擴充到百萬級。可以在硬幣大小的芯片上容納如此數量的元件使得計算機的體積和價格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強。70年代中期，計算機制造商開始將計算機帶給普通消費者，這時的小型機帶有友好界面的軟件包，供非專業人員使用的程序和最受歡迎的字處理和電子表格程序。這一領域的先鋒有Commodore，RadioShack和AppleComputers等。1981年，IBM推出個人計算機(PC)用于家庭、辦公室和學校。80年代個人計算機的競爭使得價格不斷下跌，微機的擁有量不斷增加，計算機繼續縮小體積，從桌上到膝上到掌上。與IBMPC競爭的AppleMacintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標方便地操作參考文獻。5Macintosh系列于1984年推出，Macintosh提供了友好的圖形界面，用戶可以用鼠標方便地操作。5、發展趨勢：從上歷史的發展進程中我們可以看出，計算機在強大應用需求的驅動下，并隨著網絡的迅速發展，其未來發展呈現以下趨勢：（1）計算機性能不斷提高；（2）計算機的價值不斷縮小；（3）計算機的價格將持續下降；（4）計算機的信息處理功能走向多媒體化；（5）計算機應用走進“網絡計算機時代”。總的來說，就是其發展趨勢向巨型化、微型化、網絡化和智能化方向發展。巨型化主要是指功能巨型化。它是指其高速運算、大存儲容量和強功能的巨型計算機。其運算能力一般在每秒百億次以上、內存容量在幾百兆字節以上。巨型計算機主要用于尖端科學技術和軍事國防系統的研究開發。微型化主要指計算機體積微型化。二十世紀七十年代以來，由于大規模和超大規模集成電路的飛速發展，微處理器芯片連續更新換代，微型計算機連年降價，加上豐富的軟件和外部設備，操作簡單，使微型計算機很快普及到社會各個領域并走進了千家萬戶。隨著微電子技術的進一步發展，微型計算機將發展得更加迅速，其中筆記本型、掌上型等微型計算機必將以更優的性能價格比受到人們的歡迎。網絡化主要指計算機資源網絡化。網絡化是指利用通信技術和計算機技術，把分布在不同地點的計算機互聯起來，按照網絡協議相互通信，以達到所有用戶都可共享軟件、硬件和數據資源的目的。智能化主要指的是計算機處理智能化。智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和思維能力，也是第五代計算機要實現的目標。智能化的研究領域很多，其中最有代表性的領域是專家系統和機器人。二、計算機芯片的發展：計算機芯片發展史：科技是創造力，是社會變革的最終決定力量，但是，它又與社會制度的變革對生產方式和生產力的發展產生的影響所不同，科學技術是擁有讓生產方式發生徹底變革的動力，而電腦芯片的誕生與發展則被譽為20世紀最偉大的發明之一。芯片技術決定了計算機升級換代的發展速度，每一代新的芯片技術，都導致一代新型計算機的誕生，使數字技術擴展到一些新的應用領域；芯片技術決定了計算機小型化的實現程度，只有實現進一步微小型化，才有可能使機器變得更實用，才能適應人類與工業進一步發展的需要；芯片技術決定了計算機普及化的應用深度。微米技術的發展已經解決了計算機的可靠性、經濟性與復雜性，使計算機從科學殿堂走進了普通百姓家里，芯片技術決定了計算機智能化的水平高度。隨著以芯片為基礎的計算機的飛速發展，幾乎所有的學科都走向定量化與精確化，計算機成了它們的紐帶和共性基礎。半導體技術本身就代表了科學的重大突破。1946年2月14日，在美國賓夕法尼亞大學的莫爾電機學院，到處洋溢著喜慶的氣氛。許多來賓懷著激動的心情來到這里，因為他們要參加人類歷史上第一臺現代電子計算機的揭幕典禮，呈現在人們面前的是一個外形奇怪、渾身閃閃發光的龐然大物。它，就是世界上第一臺現代電子計算機“埃尼阿克”(ENIAC)。這個龐然大物占地面積達170平方米，重達30噸。雖然它體積龐大，但畢竟是第一臺有智能的機器，按照人輸入的指令，它可以寫字，畫畫兒，演奏音樂。科學家預言，電腦將使人類社會發生一場真正的革命。也許很少有人知道，第一款電腦芯片竟然是主宰這個超然大物的“大腦”。像蒸汽機、電和組裝線一樣，微處理芯片已成為促進新經濟時代的推進器。1971年，英特爾公司推出了第一枚微處理器——4004芯片。這一舉措不僅改變了公司的未來，而且對整個工業產生了深遠的影響。微處理器所帶來的計算機和互聯網革命，改變了這個世界。這一創舉開始了人類將智能內嵌于電腦和無生命設備的歷程，標志著電腦芯片技術從此開始騰飛了。在此之前，電腦沒有芯片，沒有集成電路，而是由電子管和數不清的電纜組成的龐大機器。在微處理器發展初期，最具革新意義的芯片非Intel8080莫屬了。英特爾于1974推出了這款劃時代的處理器，立即引起了業界的轟動。由于采用了復雜的指令集以及40管腳封裝，8080的處理能力大為提高，其功能是8008的10倍，每秒能執行29萬條指令。與此同時，微處理器的優勢已經被業內人士所認同，于是更多的公司開始接入這一領域，競爭開始變得日益激烈。當時與英特爾同臺競技的有RCA（美國無線電公司）、Honeywell、Fairchild、美國國家半導體公司、AMD、摩托羅拉以及Zilog公司。值得一提的是Zilog，世界上第一塊4004芯片的設計者Faggin就加盟了該公司。由該公司推出的Z80微處理器比Intel8080功能更為強大，而且直到今天這款處理器仍然被尊為經典。同樣，摩托羅拉以其大名鼎鼎的MC6800芯片與英特爾分庭抗禮。80年代初，英特爾牢牢抓住了一根由創始于1896年的IBM伸向他的橄欖枝。1981年是英特爾發展史上具有重要意義的一年，英特爾銷售工程師維斯頓維為英特爾的8088處理器找到了一位重要的客戶—藍色巨人IBM，在隨后IBM制造的個人電腦中開始使用英特爾的8088微處理器作為其核心處理器，英特爾從此名聲大振。隨著英特爾的發展，其研發實力也不斷的增強，早期80X86系列微處理器已經不能滿足人們的要求了。而INTEL在忙于研發下一代處理器時發現，他最終不可能取得用數字注冊商標，于是決定使用一個好聽而且更容易被注冊的名字來命名它的下一代微處理器，這個名字就是Pentium。1993年，具有里程碑意義的INTELPentium處理器正式發布，宣布個人電腦開始進入多媒體時代。1998年英特爾發布了PentiumIIXeon(至強)處理器。當時英特爾公司為了區分服務器市場和普通個人電腦市場，決定研制全新的服務器CPU，命名也跟普通CPU做了一些明顯的區分，稱為PentiumIIXeon，取代之前所使用的PentiumPro品牌。這個產品線面向中高端企業級服務器、工作站市場，是英特爾公司進一步區分市場的重要步驟。Xeon主要設計來運行商業軟件、因特網服務、公司數據儲存、數據歸類、數據庫、電子，機械的自動化設計等。2003年3月，英特爾有史以來首次發布一種完整的計算解決方案—迅馳移動計算技術，此次發布可以看作是英特爾全面進軍移動便攜式電腦的先兆。微處理器的發展一直在遵循著摩爾定律，始終沒有違背，但正式按照定律和目前的研發速度，專家們推斷目前的微處理器生產技術即將面臨一道難以逾越的鴻溝。綜上所述，沒有芯片技術的發展，就沒有計算機的發展，以及其他相關科技的發展。芯片已經成了所有高科技發展的媒介，成為現代工農業、國防裝備和家庭耐用消費品的細胞。為了使機器更加微型化，除了微米技術之外，現在人們正在努力開發納米技術、生物技術等新的芯片技術。現在，人類和計算機