微型计算机的发展过程及趋势学号:1116936027姓名:徐金帅中文摘要:微型计算机自从诞生以来,以其自身的集成度高、功能强大、体积小、功耗低、价格低廉、灵活方便,广泛的应用于各个行业,促进了人类社会的快速发展。了解微型计算机的发展过程和趋势,掌握微型计算机的组成与结构,是学好微型计算机和更好的应用微型计算机的基础!英文摘要:Miniaturecomputersincebirth,withitshighlevelsofintegration,powerfulfunctions,smallvolume,lowpowerconsumption,lowprices,flexibility,widelyusedinvariousindustries,andpromotetherapiddevelopmentofhumansociety.Understandthemicrocomputerthedevelopmentprocessandthetrend,graspsthemicrocomputerthecompositionandstructure,istodowellinminiaturecomputerandbetterapplicationofmicrocomputerbased!关键字:微型计算机组成结构发展历史发展前景正文:微型计算机的发展过程微型计算机,是指以微处理器为核心,配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的计算机(简称微型机,又称微型电脑)。有的微型计算机把CPU、存储器和输入/输出接口电路都集成在单片芯片上,称之为单片微型计算机,也叫单片机。微型计算机系统,是指以微型计算机为中心,以相应的外围设备、电源、辅助电路(统称硬件)以及控制微型计算机工作的系统软件所构成的计算机系统。从上世纪五十年代诞生第一台电子计算机以来,计算机的发展很快,不仅有运算速度高达万亿次的并行计算机,也有应用于学习和实验室工作的微机,还有广泛应用于工业生产和人们日常生活的嵌入式微处理器和系统。1943年美国为解决复杂的导弹计算而开始研制电子计算机。1946年2月,由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的物理学博士莫克利和电气工程师埃克特领导的研制小组,研制成了世界上第一台数字式电子计算机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)。这台计算机使用了约18000个电子管、1500个继电器,耗电量达150kW,占地面积167m2,重量约30吨,计算速度每秒5000次,采用字长10位的十进制计数方式,编程通过接插线进行。1944年,著名的数学家冯·诺依曼获知ENIAC的研制,在以后的10个月里,他参加了为改进ENIAC而举行的一系列专家会议,研究了新型计算机的系统结构。在由他执笔的报告里,提出了采用二进制计算、存储程序,并在程序控制下自动执行的思想。按照这一思想,新机器将由运算、控制、存储、输入、输出等五个部件构成,报告还描述了各部件的职能和相互间的联系,以后这种模式的计算机称为冯·诺依曼机。运算器是计算机对各种数据进行运算,对各种信息进行加工、处理的部件,是计算机数据处理的中心。存储器是计算机存放各种数据、信息和程序的部件,不管是原始输入待处理的数据、中间运算结果、还是待输出的最终结果以及计算机执行的程序代码,都存放在存储器中,存储器又分为主存储器(又称内存)和辅助存储器(又称外存)。输入设备为计算机输入各种原始信息,包括:数据、程序和文字等,并将他们转换成计算机能识别的二进制代码。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、手写板及数码相机等。输出设备将计算机运算处理的各种结果送出供判读和识别。常用的输出设备有显示器、打印机、音箱等。输入、输出设备是人机交互的设备,统称为外部设备,简称外设。控制器对程序代码进行解释并产生各种控制信号,从而进一步控制计算机中的各个部件的协调运行。程序代码是程序员根据具体要求而编制的。1949年,英国剑桥大学的威尔克斯等人在EDSAC(ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator)机上实现了这种模式。时至今日,电子计算机的发展已经经历了四代,虽在技术上不断发展和完善,但基于冯·诺依曼机的基本结构仍未有大的改变。从第一台电子计算机诞生到现在短短的六十多年中,计算机技术以前所未有的速度迅猛发展,经历了大型机阶段和微型机及网络阶段。现代计算机的发展划分原则主要是依据计算机所采用的电子器件不同来划分的,这就是人们通常所说的电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路等四代。一、第一代(1946~1958):电子管数字计算机第一代计算机是电子管计算机。其基本元件是电子管,内存储器采用水银延迟线,外存储器有纸带、卡片、磁带和磁鼓等。由于当时电子技术的限制,运算速度为每秒几千次到几万次,内存储器容量也非常小(仅为1000~4000字节)。计算机程序设计语言还处于最低阶段,用一串0和1表示的机器语言进行编程,直到20世纪50年代中才出现了汇编语言。但尚无操作系统出现,操作机器困难。第一代计算机体积庞大、造价昂贵、速度低、存储容量小、可靠性差、不易掌握,主要应用于军事目的和科学研究领域。UNIVAC-1是第一代计算机的代表。二、第二代(1958~1964):晶体管数字计算机第二代计算机是晶体管计算机。人们发现巴丁和肖克莱等发明的晶体管继电器和电子管一样,也是一种开关器件,而且体积小、重量轻、开关速度快、工作温度低。于是以晶体管为主要元件的第二代计算机诞生了。内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯,每颗小米粒大小的磁芯可存一位二进制代码。外存储器有磁盘、磁带,外部设备种类增加。运算速成度从每秒几万次提高到几十几万次,内存储器容量扩大到几十万字节。与此同时,计算机软件也有了较大的发展,出现了监控程序并发展成为后来的操作系统,高级程序设计语言BASIC、FORTRAN和COBOL的推出,使编写程序的工作变得更为方便并实现了程序兼容。这样,使用计算机工作的效率大大提高。第二代计算机与第一代计算机相比较,晶体管计算机体积小、成本低、重量轻、功耗小、速度高、功能强且可靠性高。使用范围也由单一的科学计算扩展到数据处理和事务管理等其他领域中。1958年11月,IBM推出了自己的IBM709大型计算机,这时IBM公司自IBM701以来性能最为优秀的电子管计算机,但同时它也是IBM最后一款电子管计算机。IBM公司生产的IBM-7094机和CDC公司的CDC1604机是第二代计算机的代表三、第三代(1964~1971):集成电路数字计算机第三代计算机的主要元件是采用小规模集成电路和中规模集成电路。所谓集成电路是指用特殊的工艺将完整的电子线路做在一个硅片上,通常只有四分之一邮票大小,与晶体管电路相比,集成电路计算机的体积、重量、功耗都进一步减小,运算速度、逻辑运算功能和可靠性都进一步提高。此外,软件在这个时期形成了产业。操作系统在规模和功能上发展很快,通过分时操作系统,用户可以共享计算机上的资源。这一时期还提出了结构化、模块化的程序设计思想,出现了结构化的程序设计语言Pascal。1965年:DEC公司推出了PDP-8型计算机,标志着小型机时代的到来。这一时期的计算机同时向标准化、多样化、通用化、机种系列化发展。IBM-360系列是最早采用集成电路的通用计算机,也是影响最大的第三代计算机的代表。DEC公司研制的PDP-8机、PDP-11系列机以及后来的VAX-11系列机等,都曾对计算机的推广起了极大的作用。四、第四代(1971年以后):大规模集成电路数字计算机计算机的逻辑元件和主存储器都采用了大规模集成电路(LSI)。所谓大规模集成电路是指在单片硅片上集成1000~2000个以上晶体管的集成电路,其集成度比中、小规模的集成电路提高了1~2个以上数量级。这时计算机发展到了微型化、耗电极少、可靠性很高的阶段。大规模集成电路使军事工业、空间技术、原子能技术得到发展,这些领域的蓬勃发展对计算机提出了更高的要求,有力地促进了计算机工业的空前大发展。随着大规模集成电路技术的迅速发展,计算机除了向巨型机方向发展外,还朝着超小型机和微型机方向飞越前进。1971年末,世界上第一台微处理器和微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生,它开创了微型计算机的新时代。此后各种各样的微处理器和微型计算机如雨后春笋般地研制出来,潮水般地涌向市场,成为当时首屈一指的畅销品。这种势头直至今天仍然方兴未艾。特别是IBM-PC系列机诞生以后,几乎一统世界微型机市场,各种各样的兼容机也相继问世。微型计算机在现在工业领域中的应用在这个学期,我们学习了《计算机控制技术及其应用》这门课程,下面我联系这门课程简要说说计算机的应用。在水泥厂增湿塔出口温度自动控制系统中,电收尘器收尘效率与进入电收尘器废气温度、湿度有密切关系。我国干法回转窑水泥生产流程中,基本上都设置了增湿塔。窑系统废气量和温度变化,要实现增湿塔出口温度稳定控制,靠人工手动调节喷水量是难以达到要求。比如过湿,会造成增湿塔锥部回灰堵塞;超温,电收尘效率明显下降。,据我厂日产700吨水泥窑外分解窑生产实际,设计制作了这套自控系统,简介如下。1.系统原理系统控制对象是变化较为缓慢温度,故该系统采用离散控制、优化数字PID算法,具有良好稳定性和可靠性。它由微机定时检测增湿塔出口温度,将其显示并与预先设定最佳控制值相比较,出差异大小和方向,经程序设定好最佳PID运算后输出开关量,调整电磁阀开闭时间,自动调节喷水量。若温度偏高,则阀门开启时间大于关闭时间,相当于打开一组阀门增加喷水量,若温度偏低,则此阀门开启时间小于关闭时间,相当于关闭这组喷头减小喷水量;若正处于最佳设定值,则此阀门开闭时间基本相等且稳定。若温度低于设定允许最低温值(即超温)时,自动发出声光报警或直接停止高压柱塞水泵运行,止增湿塔堵塞。2.设备选型为提高系统可靠性,希望组成控制系统设备越少越好。据现有条件,我们选用了“WK—88”型微机温度测控仪作为系统核心部件,并作了相应改进。利用该仪与热电偶配合使用可实现对电加热炉温度进行自动跟踪检测和控制性能,将其控制作用逆反用于降温检测与控制,以时间比例方式(即占空比)输出控制特性满足本系统控制要求。该测控仪还具有冷端温度自动补偿、PID参数自整定、超温、断偶报警及断电保护功能,且外形尺寸与传统XCT动圈温度表相同,故安装和使用都极为便利。此系统执行元件采用普通高压电磁阀。鉴于我厂增湿塔为φ5.5×21.46米,采用三组直射式喷头,每组6~8个喷头,正常工作至多只需其中两组同时工作,每组流量约50升/分,压力约6兆帕。为减小增湿量波动,提高系统控制精度,选用一只22D—63H型电磁滑阀控制喷头数较多一组,另选一组始终常开工作。电磁阀线圈电流较大,宜用一中间继电器作接点变换。3.使用与调整该系统温度检测和显示始终处于工作状态,控制及报警作用则跟随于供水系统,即高压水泵一开启,控制回路就电而自动投入工作,使增湿塔出口实际温度以最快速度接近于控制设定值。温度控制值设定,可由温控仪上按键随时调整。试运行时宜从较高设定值往下调整为好,直至达到稳定后使电收尘器工作电压及电流最大即可,但不宜设定过低,否则易堵塞增湿塔锥底。参数设定:温控值为150℃,超温报警值为120℃。此参数一旦设定好,便不需经常调整与再设定。4.使用效果该自控系统投入使用两个月来,电收尘器工作效率明显提高。使用前约70%,投入使用后提高到90%以上,每年可多回收半成品原料约3千吨,合12万元人民币,不足一个月便可收回全部投资,并减少了环境污染。微型计算机的发展趋势展望微型计算机的未来,计算机将是半导体技术、超导技术、光学技术、纳米技术和仿生技术相互结合的产物。从发展上看,它将向着巨型化和微型化发展从应用上看,它将向着系统化、网络化、智能化方向发展。21世纪,微型机将会变得更小、更快、更人性化,在人们的工作、学习和生活中发挥更大的作用;巨型机将成为各国体现综合国力和军力的战略物资