《计算机系统:系统架构与操作系统的高度集成》——1.5 计算机硬件的演化-阿里云开发者社区

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《计算机系统:系统架构与操作系统的高度集成》——1.5 计算机硬件的演化

简介:

本节书摘来自华章计算机《计算机系统:系统架构与操作系统的高度集成》一书中的第1章,第1.5节,作者:(美)拉姆阿堪德兰(Ramachandran, U.)(美)莱希(Leahy, W. D.)著, 更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看。

1.5 计算机硬件的演化

现在计算在日常生活中已无处不在,很难想象计算机还是稀罕物的时代。但要达到你现在花不到1000美元买的笔记本电脑的计算能力,不久之前要花费100万美元,需要一个大舞池的空间,还需要精心地制冷以及垫高的地板以便走线。
在20世纪40年代早期,ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer,电子数值积分器和计算机)在宾夕法尼亚大学建成。ENIAC被广泛认可为第一台可编程电子数字计算机(见图1-9)。
ENIAC由18 000只真空管和1000位铁氧体磁芯(通常称作“磁芯存储器”)组成的随机存储器,功率大约是170千瓦,其计算能力与今天的音乐贺卡计算能力相当!可以看出在ENIAC出现后60多年的时间内,计算技术的发展有多快。
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图1-9  第一台电子数字计算机ENIAC。由美国军方资助并在宾夕法尼亚大学秘密建造,是世界上第一台计算机,主要通过计算来支持二次大战中盟军的行动
计算机硬件技术的高速发展归功于物理、化学、电气工程、数学和计算机科学等多个领域的科学家和工程师的聪明才智。当然,半导体革命是推动计算机工业飞速发展的最显著的技术因素。20世纪40年代,数字计算机刚刚出现时使用真空管和磁芯存储器。1947年,贝尔实验室发明了一种叫做晶体管的开关设备,半导体革命开始初现端倪。随后,使用分立晶体管建造数字计算机的方法让位于将多个晶体管集成在一个硅片上。微芯片的出现—20世纪80年代和90年代,基于CMOS晶体管利用大规模集成(Very Large Scale Integration,VLSI)技术制成的单芯片处理器—可能是计算机硬件革命的引爆点(见图1-10)。今天,从手机到超级计算机的每个计算设备都使用微芯片作为基本构建单元,半导体内存(通常容量为数百兆乃至千兆字节)已经完全代替了磁芯存储器(见图1-11)。
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图1-10  从真空管到晶体管到微芯片。基本开关单元的演化使得单个处理器从整个房间大小缩小到硬币大小

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图1-11  从磁芯存储器到半导体内存。内存技术的进化使得一块泡泡糖大小的芯片可以存储数百万位

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