【正文】 約有 300 條指令，集成了 29000 個晶體管。 1975 年 :Bill Gates 和 Paul Allen 完成了第一個在 MIT(麻省理工學院 )的 Altair 計算機上運行的 BASIC 程序。 1974 年 :第一 個具有并行計算機體系結構的 CLIP4 推出。 1972 年 :C 語言開發(fā)完成。 1970 年 :Forth 編程語言開發(fā)完成。 1965 年 :第一臺超級計算機 CD6600 開發(fā)成功。 1964 年 :IBM 發(fā)布 PL/1 編程語言。 1958 年 9 月 12 日 :在 Robert Noyce(Intel 公司創(chuàng)始人 )的領導下，集成電路誕生 ，不久又發(fā)明了微處理器。 1953 年 :磁芯存儲器被開發(fā)出來。 1949 年 :EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer—— 電子離散變量自動計算機 )—— 第一臺使用磁帶的計算機。這是一臺可編程計算機，同樣使用紙帶輸入程序和數(shù)據(jù)。該機器大量使用了繼電器，并借鑒了一些電話技術，采用了先進的編碼技術。 1924 年 2 月 :IBM 公司成立，從此一個具有劃時代意義的公司誕生。 1848 年 :英國數(shù)學家 Gee Boole 創(chuàng)立二進制代數(shù)學，提前近一個世紀為現(xiàn)代二進制計算機的發(fā)展鋪平了道路。 1623 年 :Wilhelm Schickard(1592 ～ 1635 年 )制作了一個能進行6 位數(shù)以內加減法運算，并能通過鈴聲輸出答案的 “ 計算鐘 ” 。在本書的第一章中，我們將帶你走進計算機硬件世界，去回顧計算機發(fā)展歷程中的精彩瞬間。從那時起，一個又一個科學家為了實現(xiàn)這一偉大的夢想而不懈努力著。 1822 年 :英國人 Charles Babbage(1792 ～ 1871 年 )設計了差分機和分析機 ，其設計理論非常超前，類似于百年后的電子計算機，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設計被后人所采用。 二、電子計算機問世 在以機械方式運行的計算器誕生百年之后，隨著電子技術的突飛猛進，計算機開始了真正意義上的由機械向電子時代的過渡，電子器件逐漸演變成為計算機的主體，而機械部件則漸漸處于從屬位置。 1937 年 :Bell 試驗室的 Gee Stibitz 展示了用繼電器表示二進制的裝置。程序存儲在紙帶上 ，數(shù)據(jù)可以來自紙帶或卡片閱讀器。直到晶體管被發(fā)明出來，電子計算機才找到了騰飛的起點。 1951 年 :Grace Murray Hopper 完成了高級語言編譯器。集成電路的發(fā)明解決了這個問題。 1960 年 :ALGOL —— 第一個結構化程序設計語言推出。 1965 年 :Thomas 和 John Kemeny 完成 BASIC(Beginner ’s Allpurpose Symbolic In struction Code)語言的開發(fā)。 1969 年 4 月 7 日 :第一個網(wǎng)絡協(xié)議標準 RFC 推出。這一時期的計算機功能更強，體積更小。 1972 年 :ARPANet 開始走向世界， Inter 革命拉開序幕。 蓋茨 )等 ，至今他們對整個計算機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還起著舉足輕重的作用。 1976 年 :Stephen Wozinak 和 Stephen Jobs 創(chuàng)辦蘋果計算機公司，并推出其 Apple Ⅰ 計算機。今天來聽這句話有何感想呢？ 1981 年 :Xerox 開始致力于圖形用戶界面、圖標、菜單和定位設備 (如鼠標 )的研制 。 1982 年 :基于 TCP/IP 協(xié)議的 Inter 初具規(guī)模。 1985 年 10 月 17 日 :80386 DX 推出 。 1989 年 :歐洲物理粒子研究所的 Tim BernersLee 創(chuàng)立 World Wide Web 雛形。 1990 年 11 月 :第一代 MPC(多媒體個人電腦標準 )發(fā)布。 1992 年 4 月 :Windows 發(fā)布。Conquer(命令與征服 )發(fā)布。 1996 年 1 月 :Netscape Navigator 發(fā)布。 1997 年 6 月 2 日 :Intel 發(fā)布 233MHz Pentium MMX 。 2020 年 3 月 :Intel 發(fā)布代號為 “Coppermine 128 ” 的新一代的 Celeron 處理器。該處理器采用 0.15 微米工藝制造 (處理器核心僅為 2mm 2 )， 包括 192KB 全速緩存 (128KB 一級緩存、 64KB 二級緩存 )，并采用 Socket 370 接口。當 Athlon 終于在高端 C PU 領域把 I n t el 重重打 了一拳后， 2020 年 4 月 27 日， AMD 宣布正式推出 D u r on 作 為其新款廉價處理器的商標，并以此準備在低端市場向 I n t el 發(fā)起更大的沖擊。相同的是，這兩款低價位的處理器都針 對于需要廉價電腦的商業(yè)和家庭用戶，而且技術應用也十分相似，都是采用0 .18 μm 的制造工藝， 將全速 L2 Cache 集成在 Die(CPU 內核 )中。 基于 內置 緩 存系 統(tǒng) 的P Ⅲ Coppermine 處理器在正常工作時，其存儲在 L1 Cache 中所有的數(shù)據(jù)都 被復制到 L2 Cache 中。這款芯片擁有 512KB 全速二級緩存；起始工作頻率大約在 1 .5 G Hz 上 下 。 (AMD 可能會和 IBM 有某種 方式的合作，來提升生產(chǎn)力 )。AMD 的規(guī)劃顯示， A p p a l o o sa 將比 T h o r o u g h b r ed 稍微晚一點點發(fā)布。 K8 處理器將不再采用 E V6 總線結構，而是全新的 LDT(Lightning Data Transport， 閃電數(shù)據(jù)傳輸總線 )。不過進入 5 86 時代后 C y r ix 公司便 開始下滑，連年虧損最終被 V I A(威盛 )收購。 首 先 ， Cyrix Ⅲ 的 外 頻 可 以 支 持66MHz 、 1 0 0 M Hz 甚至 133MHz，而且為了改變 C y r i x Ⅲ 處理器天生浮點運算能力較差的弱點，新款 C y r i x Ⅲ 提供了兩個 80 位的浮 點處理單元。這顆內建 S a m u e l 2 核心、 A p o l l o P r o 1 3 3A 、 S3 Savage4 、音效、網(wǎng)卡、 M o d em，采用 0 .18 微米制程的處 理器，是 V IA 進軍低價筆記本電腦的有力武器。它允許一個簡單和非常直接的硬件執(zhí)行流程， 包括 7 條整數(shù)管道流水線和 10 條浮點管道流水線，使得參與處理器邏輯控制的晶體管數(shù)量大為減少。具體設備如我們平常所見到的內存條、顯卡、鍵盤、鼠標、顯示器和機箱等。 存儲程序工作原理即把計算過程描述為由許多條命令按一定順序組成的程序，然后把程序和所需的數(shù)據(jù)一起輸入計算機存儲器中保存起來，工作時控制器執(zhí)行程序，控制計算機自動連續(xù)進行運算。高速寄存器通常是一個字長的位序列。 五、總線 微型計算機的體 系結構有一個最顯著的特征是采用總線結構。解釋器作為一部計算機操作的核心，每次 執(zhí)行的都是簡單的循環(huán)算法。上述機制稱為數(shù)據(jù)存取控制。為了平衡中央處理器速度和外部數(shù)據(jù)讀取速率之間的矛盾，操作系統(tǒng)通常使用多進程技術，在等待讀取數(shù)據(jù)的毫秒時間段內，計算機可運行另一個程序。使用 32KB 緩存可達到 95%的命中率 (CPU 在緩存中找到所用數(shù)據(jù)的概率 )。這個了解也就要包括其程序執(zhí)行前不同存儲器的內容、所執(zhí)行的指令序列、程序執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)內容是如何被修改的及程序執(zhí)行的最后結果是什么等。因為 C PU 是決定電腦性能的核心部件，人們就以它來判定電腦的檔次，于是就 有了 4 86 、 5 8 6 (P e n t i u m)、 P Ⅱ 、 P Ⅲ 、 P4 之分。主板的外形多為矩形印刷電路板 (PCB ——Printed Circuit Board)，集成有芯片組、各種 I/O 控制芯片、鍵盤和面板控制開關接口、指示燈接插件、擴展槽、主板和電源接口等元器件。由于北橋的功能越來越強、速度越來越快，集成的晶體管也就越來越多，發(fā)熱量自然就會大幅增加，所以時下多數(shù)廠商在北橋上加裝了散熱片或風扇，以免其在高速運行時因過熱而損壞。供 Socket 7 CPU 使用的 VIA MVP3 和 VIA MVP4 等?，F(xiàn)在只有少數(shù)聲卡和網(wǎng)卡會用到此插槽， Intel 公司已經(jīng)在 PC39。而 DDR 和 RDRAM 插槽則是今后的發(fā)展方向。由于各 種 C PU 的內部結構不盡相同，所以并非時鐘頻率相同性能就一樣。內存總線速度是指 C PU 二級 (L 2)高速緩存和內存之間的通信速度。 16 位的微機我們就不用說了，但是對于3 86 以上的微機系統(tǒng)，地址線的寬度為 32 位， 最多可以 直接訪問4 0 9 6 M B (4 G B)的物理空間。 C PU 內置高速緩存可以提高運行效率，這也是 486DX 比 386DX40 快的原因。 即通過幾個分支對程序流向進行預測，采用多路分支預測算法后，處理器便可參與指令流向的跳轉。當處理器執(zhí)行指令時 (每次 5 條 )，采用的是 “猜測執(zhí)行 ”的方法。 但是，問題也比較明顯，那就是 M MX 指令集與 x 87 浮點運算指令不能夠同時執(zhí)行，必須做密集 式的交錯切換才可以正常執(zhí)行，這種情況就勢必造成整個系統(tǒng)運行質量的下降。 SSE 兼容 M MX 指令，它可以通過 SIMD 和單時鐘周期并行處理多個浮 點數(shù)據(jù)來有效地提高浮點運算速度。由 于采用了更精細的工藝，使得原有晶體管門電路更大限度地縮小，因此在同樣的面積內可以集成更 多的晶體管。 3DNow!指令集技術其實就是 21 條機器碼的擴展指令集。其實，早在 P Ⅲ 正式推出之前， Intel 公司就曾經(jīng)通過各種渠道公布過所謂的 KNI(Katmai New Instruction)指令集，這個指令集也就是 SSE 指令集的最早名稱，并一度被很多傳媒稱之為 MMX 指 令集的下一個版本，即 M M X2 指令集。 被處理的軟件指令是建立在猜測分支基礎之上，因此結果也就作為“預測結果”保留起來。這是因為處理 器在讀取 指令時，還會在程序中尋找未來要執(zhí)行的指令。不過高速緩沖存儲器均由 靜態(tài)RAM 組成，結構較復雜，在 CPU 管芯面積不能太大的情況下， L1 級高速緩存的容量不可能做得太 大。 七、數(shù)學協(xié)處理器 4 86 以前的 CPU 沒有內置數(shù)學協(xié)處理器，由于數(shù)學協(xié)處理器的主要功能就是負責浮點運算，因此 386 、 2 86 和 8088 等 C PU 的浮點運算性能都相當落后，相信接觸過 3 86 的朋友都知道主板上可以另外 加一個外置數(shù)學協(xié)處理器，其目的就是為了增強浮點運算的能力。擴展總線指的是微機系統(tǒng)的局部總線，如 VESA 或 PCI 總線。倍 頻則是指 C PU 外頻與主頻相差的倍數(shù)。 :BIOS(Basic Input/Output System —— 基本輸入、輸出系統(tǒng) )是一塊裝入了啟動和自檢程序的 EPROM 或 EEPROM 集成電路。 插槽 :這是常見也是最常用的主板插槽，很多聲卡、網(wǎng)卡和 SCSI 卡都采用此接口。設計合理的電源電路可以讓主板工作更穩(wěn)定，減少死機現(xiàn)象。南橋芯片負責管理中斷及DMA 通道，其作用是讓所有的資料都能有效傳遞。 Socket 插槽包括 Intel Pentium 、 Pentium MMX 、 AMD K62 和 K63 等 CPU 專用的 Socket 7 插座 。一般 C PU 的功能和處理速度，我們可以從它的型號和編號來判斷，如 P e n t i um 系列是5 86 機種的 C PU，型 號 后的數(shù)字即為它的工作頻率 (時鐘頻率 )，單位是 M Hz 。將計算機上程序的執(zhí)行看成是計算機狀態(tài)的一個變化序列，每個狀態(tài)由程序執(zhí)行過程中某一時刻的內存、寄存器和外部設備 的內容確定。這些設備代表了計算機的外部世界，任何與計算機的通訊都必須通過操作環(huán)境進行。頁算法對將來最有可能被使用的數(shù)據(jù)和程序做出預測并存取，只要數(shù)據(jù)和指令所在的頁在主存中，程序就可以一直執(zhí) 行下去。同理，寄存器一般也采用一個簡單的整數(shù)標明。基本操作可能修改內存和寄存器中的數(shù)據(jù)，和輸入輸出設備進行通訊 ，通過修改程序地址寄存器的內容改變程序的執(zhí)行流程 。與并行計算機 (各部件間通過專用線路連接 )相比，采用總線結構的微型計算機簡化了設計、降低了成本、縮小了體積，但在同等配置條件下，性能有所下降。高速緩存通常位于主存儲器和寄存器之間作為從主存儲器存取數(shù)據(jù)的加速器。 二、 CPU CPU 是計算機的運算和控 制中心，其作用類似人的大腦。這是看不見也摸不著的部分。這個具有全新定義的軟件層又稱之為“C o d e M o r p h i ng ”(代碼融合 )軟件，它可 以動態(tài) “M o r p h i n g(融合 )”x86 指令進入本地硬件引擎。一石激起千層浪，惹得 I n t el 、 AMD 兩家自以為世上無人再有能力生產(chǎn)便攜機 CPU 的廠商大 跌眼鏡。第三， C y r i x Ⅲ 處理器較之C e l e r o n Ⅱ 還有一點優(yōu)勢，那就是 C y r i x Ⅲ