-
微型計算機
(電子計算機的一種)
鎖定
- 中文名
- 微型計算機
- 外文名
- Microcomputer
- 領 域
- 計算機
- 簡 稱
- 微機
- 組 成
- 由大規模集成電路組成的
- 基 礎
- 以微處理器為基礎
微型計算機簡介
微型計算機組成
微型計算機系統從全局到局部存在三個層次:微型計算機系統、微型計算機、微處理器(CPU)。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,才具有實用意義
[2]
。
軟件系統可分為系統軟件和應用軟件。系統軟件是指管理、監控和維護計算機資源(包括硬件和軟件)的軟件。它主要包括:操作系統、各種語言處理程序、數據庫管理系統以及各種工具軟件等。其中操作系統是系統軟件的核心,用户只有通過操作系統才能完成對計算機的各種操作。應用軟件是為某種應用目的而編制的計算機程序,如文字處理軟件、圖形圖像處理軟件、網絡通信軟件、財務管理軟件、CAD軟件、各種程序包等
[3]
。
微型計算機特點
微型計算機的特點是體積小、靈活性大、價格便宜、使用方便。自1981年美國IBM公司推出第一代微型計算機IBM-PC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,且技術不斷更新、產品快速換代,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。如今的微型機產品無論從運算速度、多媒體功能、軟硬件支持還是易用性等方面都比早期產品有了很大飛躍
[4]
。
微型計算機分類
微型計算機工作站
工作站是一種高端的通用微型計算機,以個人計算機和分佈式網絡計算為基礎,主要面向專業應用領域,具備強大的數據運算與圖形、圖像處理能力,是為滿足工程設計、動畫製作、科學研究、軟件開發、金融管理、信息服務、模擬仿真等專業領域而設計開發的高性能計算機。它屬於一種高檔的計算機,一般擁有較大的屏幕顯示器和大容量的內存和硬盤,也擁有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯網功能
[4]
。
微型計算機服務器
服務器專指某些高性能計算機,能通過網絡對外提供服務。相對於普通計算機來説,穩定性、安全性、性能等方面都要求更高,因此在CPU、芯片組、內存、磁盤系統、網絡等硬件和普通計算機有所不同。服務器是網絡的結點,存儲、處理網絡上80%的數據和信息,在網絡中起到舉足輕重的作用。服務器是為客户端計算機提供各種服務的高性能的計算機,其高性能主要在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力等方面。服務器的構成與普通計算機類似,也有處理器、硬盤、內存、系統總線等,但因為它是針對具體的網絡應用特別定製的,因而服務器與微型機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在很大差異。服務器主要有網絡服務器(DNS、DHCP)、打印服務器、終端服務器、磁盤服務器、郵件服務器、文件服務器等
[4]
。
微型計算機工業控制計算機
工業控制計算機是一種採用總線結構,對生產過程及其機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的計算機系統總稱,簡稱控制機。它由計算機和過程輸入/輸出(I/O)兩大部分組成。計算機由主機、輸入/輸出設備和外部磁盤機、磁帶機等組成。在計算機外部又增加一部分過程輸入/輸出通道,用來將工業生產過程的檢測數據送入計算機進行處理;另一方面,將計算機要行使對生產過程控制的命令、信息轉換成工業控制對象的控制變量信號,再送往工業控制對象的控制器中。由控制器行使對生產設備的運行控制
[4]
。
微型計算機個人計算機
①台式機:台式機是應用非常廣泛的微型計算機,也叫桌面機,是一種獨立分離的計算機,體積相對較大,主機、顯示器等設備一般都是相對獨立的,需要放置在電腦桌或者專門的工作台上,因此命名為台式機。台式機的機箱空間大、通風條件好,具有很好的散熱性;獨立的機箱方便用户進行硬件升級,如光驅、硬盤;台式機機箱的開關鍵、重啓鍵、USB、音頻接口都在機箱前置面板中,方便用户的使用
[4]
。
②電腦一體機:電腦一體機是由一台顯示器、一個鍵盤和一個鼠標組成的計算機。它的芯片、主板與顯示器集成在一起,顯示器就是一台計算機,因此只要將鍵盤和鼠標連接到顯示器上,機器就能使用。隨着無線技術的發展,電腦一體機的鍵盤、鼠標與顯示器可實現無線連接,機器只有一根電源線,在很大程度上解決了一直為人詬病的台式機線纜多而雜的問題
[4]
。
③筆記本式計算機:筆記本式計算機是一種小型、可攜帶的個人計算機,通常質量為1-3kg。它和台式機架構類似,但是它具有更好的便攜性。筆記本式計算機除了鍵盤外,還提供了觸控板(TouchPad)或觸控點(Pointing Stick),提供了更好的定位和輸入功能
[4]
。
④掌上電腦(PDA):PDA(Personal Digital Assistant),是個人數字助手的意思。顧名思義就是輔助個人工作的數字工具,主要提供記事、通訊錄、名片交換及行程安排等功能。可以幫助人們在移動中工作、學習、娛樂等。按使用來分類,分為工業級PDA和消費品PDA。工業級PDA主要應用在工業領域,常見的有條形碼掃描器、RFID讀寫器、POS機等;消費品PDA包括的比較多,比如智能手機、手持的遊戲機等
[4]
。
⑤平板電腦:平板電腦也叫平板式計算機(Tablet Personal Computer,簡稱 Tablet Pc、 Flat Pc、Tablet、 Slates),是一種小型、方便攜帶的個人計算機,以觸摸屏作為基本的輸入設備。它擁有的觸摸屏(也稱為數位板技術)允許用户通過觸控筆或數字筆來進行作業而不是傳統的鍵盤或鼠標。用户可以通過內置的手寫識別、屏幕上的軟鍵盤、語音識別或者一個真正的鍵盤(如果該機型配備的話)實現輸入
[4]
。
微型計算機嵌入式計算機
個人計算機(3張)
微型計算機發展階段
1、4位和8位低檔微處理器時代(1971~1973年)
該階段是4位和8位低檔微處理器時代,通常稱為第1代,其典型產品是Intel 4004和Intel 8008微處理器和分別由它們組成的MCS-4和MCS-8微機。該階段產品的基本特點是採用PMOS工藝,集成度低,系統結構和指令系統都比較簡單,主要採用機器語言或簡單的彙編語言,指令數目較少,多用於家電和簡單控制場合
[5]
。
2、8位中高檔微處理器時代(1974~1978年)
該階段通常稱為第2代,典型產品有Intel公司的Intel 8080/8085、Motorola公司的MC6800及美國Zilog公司的Z80等,以及各種8位單片機,如Inte公司的8048、Motorola公司的MC6801、Zilog公司的Z8等。該階段產品的基本特點是採用NMOS工藝,集成度提高約4倍,運算速度提高約10~15倍,指令系統比較完善,具有典型的計算機體系結構和中斷、DMA等控制功能。軟件方面除了彙編語言外,還有BASIC、FORTRAN等高級語言和相應的解釋程序和編譯程序,在後期還出現了操作系統,如CP/M就是當時流行的操作系統
[5]
。
3、16位微處理器時代(1978~1984年)
該階段通常稱為第3代。1978年6月,Intel公司推出主頻為4.77MHz的字長16位的微處理器芯片Intel 8086。8086微處理器的誕生標誌着第3代微處理器問世。該階段的典型產品包括Intel公司的8086/8088、80286,Motorola公司的M68000,Zilog公司的Z8000等微處理器。其特點是採用HMOS工藝,集成度和運算速度都比第2代提高了一個數量級。指令系統更加豐富、完善,採用多級中斷、多種尋址方式、段式存儲結構、硬件乘除部件,並配置了軟件系統
[5]
。
這一時期的著名微機產品有IBM公司的個人計算機PC。1981年推出的IBM-PC機採用8088 CPU。緊接着1982年又推出了擴展型的個人計算機IBM-PC/XT,它對內存進行了擴充,並增加了一個硬盤驅動器。1984年IBM推出了以80286處理器為核心組成的16位增強型個人計算機IBM-PC/AT。由於IBM公司在發展PC機時採用了技術開放的策略,使PC機風靡世界
[5]
。
4、32位微處理器時代(1985~1992年)
該階段通常稱為第4代。1985年10月,Intel公司推出了80386DX微處理器,標誌着進入了字長為32位的數據總線時代。該階段典型產品包括Intel公司的80386/80486,Motorola公司的M68030/68040等。其特點是採用HMOS或CMOS工藝,集成度高達100萬晶體管/片,具有32位地址線和32位數據總線。每秒鐘可完成600萬條指令。微機的功能已經達到甚至超過超級小型計算機,完全可以勝任多任務、多用户的作業。同期,其他一些微處理器生產廠商(如AMD、TEXAS等)也推出了80386/80486系列的芯片
[5]
。
5、Pentium系列微處理器時代(1993年以後)
該階段通常稱為第5代。典型產品是Intel公司的奔騰系列芯片及與之兼容的AMD的K6系列微處理器芯片。該階段產品內部採用了超標量指令流水線結構,並具有相互獨立的指令和數據高速緩存。隨着MMX(Multi media eXtended)微處理器的出現,使微機的發展在網絡化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的台階。2000年3月,AMD與Intel分別推出了時鐘頻率達1GHz的Athlon和Pentium Ⅲ。2000年11月,Intel又推出了Pentium Ⅳ微處理器,集成度高達每片4200萬個晶體管,主頻1.5GHz,400MHz的前端總線,使用全新SSE2指令集。2002年11月,Intel推出的Pentium Ⅳ微處理器的時鐘頻率達到3.06GHz,而且微處理器還在不斷地發展,性能也在不斷提升
[5]
。
2001年Intel公司發佈第一款64位的產品Itanium(安騰)微處理器。2003年4月,AMD公司推出了基於64位運算的Opteron(皓龍)微處理器。2003年9月,AMD公司的Athlon(速龍)微處理器問世,標誌着64位計算時代的到來
[5]
。
微型計算機技術指標
微型計算機字長
字長是指計算機運算部件一次能同時處理的二進制數據的位數。字長越長,如果用作存儲數據,則計算機的運算精度就越高;如果用作存儲指令,則計算機的處理能力就越強。通常字長總是8的整數倍,如8、16、32、64位等。Intel 486機和Pentium 4機均屬32位機
[6]
。
微型計算機時鐘主頻
微型計算機運算速度
微型計算機存儲容量
存儲容量通常分內存容量和外存容量,這裏主要指內存儲器的容量。顯然,內存容量越大,機器所能運行的程序就越大,處理能力就越強。尤其是當前多媒體PC應用多涉及圖像信息處理,要求存儲容量越來越大,甚至沒有足夠大的內存容量就無法運行某些軟件。大多數微機的內存容量已達到4GB
[6]
。
微型計算機存取週期
- 參考資料
-
- 1. 任天平主編,數字電子與微型計算機原理 非電類,中國鐵道出版社,2013.10,第1頁
- 2. 王文東主編,大學計算機基礎,西安電子科技大學出版社,2013.08,第17頁
- 3. 周秀珍,宋豔麗,王桂蘭主編;周海波,肖青,於來寶副主編,51單片機應用技術項目教程,合肥工業大學出版社,2016.08,第3頁-第4頁
- 4. 黃鋒華,車秀梅主編,MS Office高級應用,中國鐵道出版社,2015.08,第5頁-第7頁
- 5. 林冬梅,肖祥慧主編,計算機應用基礎教程,北京郵電大學出版社,2009.07,第30頁-第32頁
- 6. 嚴聖華主編,新編全國計算機等級考試實用教程 Windows 7、Office 2010版,蘇州大學出版社,2013.09,第36頁
- 7. 張捷,婁志剛主編,計算機應用基礎,中國鐵道出版社,2013.05,第14頁