计算机硬件技术的最新发展情况Word格式文档下载.docx
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用4位字长的微处理器作CPU,其数据总线宽度为4位,一个字节数据要分两次来传送或处理。
4位机的指令系统简单、运算功能单一,主要用于袖珍或台式计算器、家电、娱乐产品和简单的过程控制,是微型机的低级阶段。
(2)8位微型计算机:
用8位字长的微处理器作CPU,其数据总线宽度为8位。
8位机中字长和字节是同一个概念。
8位微处理器推出时,微型机在硬件和软件技术方面都已比较成熟,所以8位机的指令系统比较完善,寻址能力强,外围配套电路齐全,因而使8位机通用性强,应用宽广,广泛用于事务管理、工业生产过程的自动检测和控制、通信、智能终端、教育以及家用电器控制等领域。
(3)16位微机:
用高性能的16位微处理器作CPU,数据总线宽度为16位。
由于16位微处理器不仅在集成度和处理速度、数据总线宽度、内部结构等方面比8位机有本质上的不同,由它们构成的微型机在功能和性能上已基本达到了当时的中档小型机的水平,特别是以Intel8086为CPU的16位微型机IBMPC/XT不仅是当时相当一段时间内的主流机型,而量其用户拥有量也是世界第一,以至在设计更高档次的微机时,都要保持对他的兼容。
16位机除原有的应用领域外,还在计算机网络中扮演了重要角色。
(4)32位微机:
32位微机使用32位的微处理器作CPU,这是目前的主流机型。
从应用角度看,字长32位是较理想的,它可满足了绝大部分用途的需要,包括文字、图形、表格处理及精密科学计算等多方面的需要。
典型产品有Intel80386,Intel80486,MC68020,MC68030、Z-80000等。
特别是1993年Intel公司推出Pentium微处理器之后,使32位微处理器技术进入一个崭新阶段。
他不仅继承了其前辈的所有优点而且在许多方面有新的突破,同时也满足了人们对图形图像、实时视频处理、语言识别、大流量客户机/服务器应用等应用领域日益迫切的需求。
(5)64位微机:
64位微机使用64位的微处理器作CPU,这是目前的各个计算机领军公司争相开发的最新产品。
其实高档微处理器早就有了64位字长的产品。
只是价格过高,不适合微型计算机使用,通常用在工作站或服务器上。
现在,是到了64位微处理器进入微型计算机领域的时机了。
估计Intel公司和HP公司会在2003年推出他们合作研制的第一款用于微型机的64位微处理器。
相信64位微处理器会将微型计算机推向一个新的阶段。
1.2内部存储器的发展
存储器(Memory)是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。
计算机中的全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。
它根据控制器指定的位置存入和取出信息。
自世界上第一台计算机问世以来,计算机的存储器件也在不断的发展更新,从一开始的汞延迟线,磁带,磁鼓,磁芯,到现在的半导体存储器,磁盘,光盘,纳米存储等,无不体现着科学技术的快速发展,由于对运行速度的要求,现代计算机的内存储器多采用半导体存储器。
半导体存储器包括只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)两大类。
(1)只读存储器:
ROM是线路最简单的半导体电路,通过掩模工艺,一次性制造,在元件正常工作的情况下,其中的代码与数据将永久保存,并且不能够进行修改。
一般地,只读存储器用来存放固定的程序和数据,如微机的监控程序、BIOS(基本输入/输出系统BasicInput/OutputSystem)、汇编程序、用户程序、数据表格等。
(2)随机存储器:
RAM可分为SRAM(StaticRAM,静态随机存取存储器)和DRAM(DynamicRAM,动态随机存取存储器)。
SRAM曾经是一种主要的内存,它以6颗电子管组成一位存储单元,以双稳态电路形式存储数据,因此不断电时即可正常工作,而且它的处理速度比较快而稳定,不过由于它结构复杂,内部需要使用更多的晶体管构成寄存器以保存数据,所以它采用的硅片面积相当大,制造成本也相当高,所以现在常把SRAM用在比主内存小的多的高速缓存上。
而DRAM的结构相比之下要简单的多,其基本结构是一个电子管和一个电容,具有结构简单、集成度高、功耗低、生产成本低等优点,适合制造大容量存储器,所以现在我们用的内存大多是由DRAM构成的。
但是,由于是DRAM将每个内存位作为一个电荷保存在位存储单元中,用电容的充放电来做储存动作,因电容本身有漏电问题,因此必须每几微秒就要刷新一次,否则数据会丢失。
目前主流的内存,应该是DDR2(第二代同步双倍速率动态随机存取存储器)了。
DDR2SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力。
换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
随着内存价格的一路下跌,2GB内存容量已经成为市场的主流,而内存厂商也在大力发展单条1GB内存。
随着Intel酷睿处理器FSB前端总线的稳步提升,内存在频率上也创新高,不过受限于DDR2内存的物理特性,运行在高频下的DDR2内存也是凤毛麟角。
进入主流市场也是遥遥无期。
在这种情况下,革新换代是在所难免。
DDR3内存也就在这种背景下诞生的。
半导体市场调查机构iSuppli预测DDR3内存将会在2008年替代DDR2成为市场上的主流产品,由于DDR2内存的各种不足,制约了其进一步的广泛应用,DDR3内存的出现,正是为了解决DDR2内存出现的问题。
DDR3的特点有:
更高的外部数据传输率,更先进的地址/命令与控制总线的拓朴架构,在保证性能的同时将能耗进一步降低。
为实现这些要求,DDR3在DDR2的基础上作了如下改进:
8bit预取设计;
采用点对点的拓朴架构,减轻地址/命令与控制总线的负担;
采用100nm以下的生产工艺,将工作电压从1.8V降至1.5V,增加异步重置(Reset)与ZQ校准功能。
1.3输入,输出设备的发展
现在的计算机能够接收各种各样的数据,既可以是数值型的数据,也可以是各种非数值型的数据,如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中,进行存储、处理和输出。
计算机的输入设备按功能可分为下列几类:
(1)字符输入设备:
键盘;
(2)光学阅读设备:
光学标记阅读机,光学字符阅读机;
(3)图形输入设备:
鼠标器、操纵杆、光笔;
(4)图像输入设备:
摄像机、扫描仪、传真机;
(5)模拟输入设备:
语言模数转换识别系统。
(如光电纸带输入器、卡片输入器、光学字符读出器、磁带输入装备、汉字输入装备、鼠标等)将数据、程序和控制信息送入计算机内。
输出设备把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。
常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
如显示器、打印机等。
(如行式打印机、卡片输出机、静电印刷机、绘图机、声音回答装置等)把计算机的计算结果或中间结果以各种方式输出。
控制台打字机、键盘、光笔、显示器等既可作输入设备、也可作输出设备。
1.3.1键盘的发展
PCXT/AT时代的键盘主要以83键为主,并且延续了相当长的一段时间,但随着视窗系统近几年的流行已经淘汰。
取而代之的是101键和104键键盘,并占据市场的主流地位,当然其间也曾出现过102键、103键的键盘,但由于推广不善,都只是昙花一现。
近半年内紧接着104键键盘出现的是新兴多媒体键盘,它在传统的键盘基础上又增加了不少常用快捷键或音量调节装置,使PC操作进一步简化,对于收发电子邮件、打开浏览器软件、启动多媒体播放器等都只需要按一个特殊按键即可,同时在外形上也做了重大改善,着重体现了键盘的个性化。
起初这类键盘多用于品牌机,如HP、联想等品牌机都率先采用了这类键盘,受到广泛的好评,并曾一度被视为品牌机的特色。
随着时间的推移,渐渐的市场上也出现独立的具有各种快捷功能的产品单独出售,并带有专用的驱动和设定软件,在兼容机上也能实现个性化的操作,
1.3.2显示器的发展
显示器的发展走到今天,从单色到彩色,从模糊到清晰,从小到大,历经无数的变化。
总之,更多的产品形式、更高的产品质量、更全的产品性能将是未来显示器发展的必然趋势,让我们拭目以待,继续关注显示器的发展历程。
显示器大概分类如下:
(1)CRT显示器:
是一种使用阴极射线管(CathodeRayTube)的显示器,阴极射线管主要有五部分组成:
电子枪(ElectronGun),偏转线圈(Deflectioncoils),荫罩(Shadowmask),荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。
它是目前应用最广泛的显示器之一,CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超过的优点,而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。
按照不同的标准,CRT显示器可划分为不同的类型。
(2)LED显示器:
LED就是lightemittingdiode,发光二极管的英文缩写,简称LED。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
(3)LCD显示器:
LCD显示器即液晶显示器,优点是机身薄,占地小,辐射小,给人以一种健康产品的形象。
但实际情况并非如此,使用液晶显示屏不一定可以保护到眼睛,这需要看各人使用计算机的习惯,。
(4)3D显示器:
3D显示器一直被公认为显示技术发展的终极梦想,多年来有许多企业和研究机构从事这方面的研究。
日本、欧美、韩国等发达国家和地区早于20世纪80年代就纷纷涉足立体显示技术的研发,于90年代开始陆续获得不同程度的研究成果,现已开发出需佩戴立体眼镜和不需佩戴立体眼镜的两大立体显示技术体系。
传统的3D电影在荧幕上有两组图像(来源于在拍摄时的互成角度的两台摄影机),观众必须戴上偏光镜才能消除重影(让一只眼只受一组图像),形成视差(parallax),产生立体感。
2.计算机硬件技术的发展趋势
(1)更小巧:
历史的趋势告诉我们,硬件的发展,就是在不断地追求更为小巧。
体积上的优势使你可以方便地将它们带到任何地方,再以后,它们甚至可以缩小到内置在你的衣服中或者皮肤里。
实现这个梦想的关键在于生产速度更快、体积更小、价格更低廉的电脑芯片。
纳米技术的运用可以使这些电器产品和数码产品更加智能化,功能更多;
另一方面,掌上电脑的数据处理运算性能将大大改善,真正成为方便随身携带的“口袋电脑”
(2)更个性:
未来的电脑在交互式软件和芯片方面都会有很大的改进。
将来的电脑可以和我们进行语音交流——这一点也不奇怪,目前的所谓语音识别软件还只能识别我们的声音,以后的这类软件甚至无需我们发声,它就可以读懂我们的“唇语”!
将来的语音界面会训练电脑知道,当用户把脸转向它时,它就懂得主人要下命令了,而当人离开时,这种待命状态就自行结束。
专业人士相信这种训练有素的“电子大脑”将在随后的5至10年中得到发展。
此外,更有个性的计算机将基于更可靠的个人认证系统(例如手纹、声控或虹膜),这样便能最大程度地保障用户的隐私不受侵犯。
(3)更聪明:
随着计算机数据处理运算能力的不断进步,个人电脑将会变得越来越聪明。
通过持续提升的硬件性能和更加卓有成效的控制软件,能够主动学习的PC将终有诞生之日。
制造出有人一样智慧的“智能人”还存在着许多的技术障碍,但研究出“聪明的PC”却大有希望。
国际象棋特级大师卡斯帕罗夫1997年在“人机大战”中输给电脑“深蓝”的情景还让人记忆犹新。
未来的聪明PC也更能为主人带来便利。
它将能够根据主人的每次行动逐渐理解他的需求,把握他的心意,进而变被动地找寻信息为主动地截获信息
(4)更廉价:
去年11月,联合国秘书长安南和美国主要IT专家尼戈洛庞帝在突尼斯发布了100美元笔记本电脑原型,这种翠绿色电脑是为贫穷国家的千百万儿童而设计的。
这种“发条式笔记本”电耗很低。
100美元电脑的设计方案是:
500MHz处理器、1GB内存和创新的双模式显示——既有全色彩显示模式,也有阳光下可读的黑白显示模式。
尼氏说,显示器使电脑看上去像本电子书,又像是电脑。
该笔记本的电源可用外接电源、电池,或用连接在电脑上的发条曲轴自行发电,因为许多国家的边远地区没有电
(5)更普遍:
目前,很多电脑厂商都认为PC发展的大方向将是一个无所不在的运算环境。
越来越多的普通家用电器都带有PC的功能,用户可以在家中处理财务或是上网。
未来的PC将通过各种具有电脑能力的家电产品,如以机顶盒的方式结合电视、音响而建构出无所不在的PC环境。
而在公共场合中,具有运算能力的主机服务器将遍布在网络架构形成一种可移动的、无线的运算环境。
使用者只需携带可随身的IT设备,不需做任何连接,利用红外线的传输方式,即可随时从公共场合的服务器主机上接收自己的电子邮件等重要信息
(6)更时尚:
在未来社会,产品的设计同产品本身的功能同样重要,只有更时尚的产品才能抓住消费者的心。
未来的PC在外观设计上将会有重大突破。
事实上,苹果公司的“iMac”设计就是未来发展趋势之一,产品呈一体化,并且可以通过显示屏旋转来实现不同角度操作。
同时,为了使PC在外观上更具魅力,制造商们正在寻求新的材料以减少PC机的塑料感。
例如,苹果公司目前已经引进了钛金和铝金材料。
通过对以上硬件发展趋势的分析,我们不难推测出硬件在以后的发展将继续引领信息技术的发展,最终为未来的文明发展提供有力的保证。
计算机硬件的发展对整个世界的发展做出了不可磨灭的贡献,尤其在科学方面,对新时代的科技发展的进一步前行点亮了一盏明灯。
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