硬件工程师培训教程（一）

精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料硬件工程师培训教程（一）硬件工程师培训教程（一）第一章计算机硬件系统概述要想成为一名计算机硬件工程师，不了解计算机的历史显然不行。在本书的第一章中，我们将带你走进计算机硬件世界，去回顾计算机发展历程中的精彩瞬间。第一节计算机的发展历史现代电子计算机技术的飞速发展，离不开人类科技知识的积累，离不开许许多多热衷于此并呕心沥血的科学家的探索，正是这一代代的积累才构筑了今天的“信息大厦”。从下面这个按时间顺序展现的计算机发展简史中，我们可以感受到科技发展的艰辛及科学技术的巨大推动力。一、机械计算机的诞生在西欧，由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革，极大地促进了自然科学技术的发展，人们长期被神权压抑的创造力得到了空前的释放。而在这些思想创意的火花中，制造一台能帮助人进行计算的机器则是最耀眼、最夺目的一朵。从那时起，一个又一个科学家为了实现这一伟大的梦想而不懈努力着。但限于当时的科技水平，多数试验性的创造都以失败而告终，这也就昭示了拓荒者的共同命运:往往在倒下去之前见不到自己努力的成果。而后人在享用这些甜美成果的时候，往往能够从中品味出汗水与泪水交织的滋味……1614年:苏格兰人JohnNapier(1550～1617年)发表了一篇论文，其中提到他发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置。1623年:WilhelmSchickard(1592～1635年)制作了一个能进行6位数以内加减法运算，并能通过铃声输出答案的“计算钟”。该装置通过转动齿轮来进行操作。1625年:WilliamOughtred(1575～1660年)发明计算尺。1668年:英国人SamuelMorl(1625～1695年)制作了一个非十进制的加法装置，适宜计算钱币。1671年:德国数学家GottfriedLeibniz设计了一架可以进行乘法运算，最终答案长度可达16位的计算工具。1822年:英国人CharlesBabbage(1792～1871年)设计了差分机和分析机，其设计理论非常超前，类似于百年后的电子计算机，特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用。1834年:Babbage设想制造一台通用分析机，在只读存储器(穿孔卡片)中存储程序和数据。Babbage在以后的时间里继续他的研究工作，并于1840年将操作位数提高到了40位，并基本实现了控制中心(CPU)和存储程序的设想，而且程序可以根据条件进行跳转，能在几秒内做出一般的加法，几分钟内做出乘、除法。1848年:英国数学家GeorgeBoole创立二进制代数学，提前近一个世纪为现代二进制计算机的发展铺平了道路。1890年:美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查效率。HermanHollerith(后来他的公司发展成了IBM公司)借鉴Babbage的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计了机器。结果仅用6周就得出了准确的人口统计数据(如果用人工方法，大概要花10年时间)。1896年:HermanHollerith创办了IBM公司的前身。二、电子计算机问世在以机械方式运行的计算器诞生百年之后，随着电子技术的突飞猛进，计算机开始了真正意义上的由机械向电子时代的过渡，电子器件逐渐演变成为计算机的主体，而机械部件则渐渐处于从属位置。二者地位发生转化的时候，计算机也正式开始了由量到质的转变，由此导致电子计算机正式问世。下面就是这一过渡时期的主要事件:1906年:美国人LeeDeForest发明电子管，为电子计算机的发展奠定了基础。1924年2月:IBM公司成立，从此一个具有划时代意义的公司诞生。精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料1935年:IBM推出IBM601机。这是一台能在一秒钟内算出乘法的穿孔卡片计算机。这台机器无论在自然科学还是在商业应用上都具有重要的地位，大约制造了1500台。1937年:英国剑桥大学的AlanM.Turing(1912～1954年)出版了他的论文，并提出了被后人称之为“图灵机”的数学模型。1937年:Bell试验室的GeorgeStibitz展示了用继电器表示二进制的装置。尽管仅仅是个展示品，但却是第一台二进制电子计算机。1940年1月:Bell实验室的SamuelWilliams和Stibitz制造成功了一个能进行复杂运算的计算机。该机器大量使用了继电器，并借鉴了一些电话技术，采用了先进的编码技术。1941年夏季:Atanasoff和学生Berry完成了能解线性代数方程的计算机，取名叫“ABC”(Atanasoff-BerryComputer)，用电容作存储器，用穿孔卡片作辅助存储器，那些孔实际上是“烧”上去的，时钟频率是60Hz，完成一次加法运算用时一秒。1943年1月:MarkI自动顺序控制计算机在美国研制成功。整个机器有51英尺长、5吨重、75万个零部件。该机使用了3304个继电器，60个开关作为机械只读存储器。程序存储在纸带上，数据可以来自纸带或卡片阅读器。MarkI被用来为美国海军计算弹道火力表。1943年9月:Williams和Stibitz完成了“RelayInterpolator”，后来命名为“ModelⅡRe-layCalculator”的计算机。这是一台可编程计算机，同样使用纸带输入程序和数据。它运行更可靠，每个数用7个继电器表示，可进行浮点运算。1946年:ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)诞生，这是第一台真正意义上的数字电子计算机。开始研制于1943年，完成于1946年，负责人是JohnW.Mauchly和J.PresperEckert，重30吨，用了18000个电子管，功率25千瓦，主要用于计算弹道和氢弹的研制。三、晶体管计算机的发展真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴，但因其体积大、能耗高、故障多、价格贵，从而制约了它的普及和应用。直到晶体管被发明出来，电子计算机才找到了腾飞的起点。1947年:Bell实验室的WilliamB.Shockley、JohnBardeen和WalterH.Brattain发明了晶体管，开辟了电子时代新纪元。1949年:剑桥大学的Wilkes和他的小组制成了一台可以存储程序的计算机，输入输出设备仍是纸带。1949年:EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer——电子离散变量自动计算机)——第一台使用磁带的计算机。这是一个突破，可以多次在磁带上存储程序。这台机器是JohnvonNeumann提议建造的。1950年:日本东京帝国大学的YoshiroNakamats发明了软磁盘，其销售权由IBM公司获得。由此开创了存储时代的新纪元。1951年:GraceMurrayHopper完成了高级语言编译器。1951年:UNIVAC-1——第一台商用计算机系统诞生，设计者是J.PresperEckert和JohnMauchly。被美国人口普查部门用于人口普查，标志着计算机进入了商业应用时代。1953年:磁芯存储器被开发出来。1954年:IBM的JohnBackus和他的研究小组开始开发FORTRAN(FORmulaTRANslation)，1957年完成。这是一种适合科学研究使用的计算机高级语言。1957年:IBM开发成功第一台点阵式打印机。四、集成电路为现代计算机铺平道路尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了价格、减少了故障，但离用户的实际要求仍精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料相距甚远，而且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产性能更强、重量更轻、价格更低的机器成了当务之急。集成电路的发明解决了这个问题。高集成度不仅使计算机的体积得以减小，也使速度加快、故障减少。从此，人们开始制造革命性的微处理器。1958年9月12日:在RobertNoyce(Intel公司创始人)的领导下，集成电路诞生，不久又发明了微处理器。但因为在发明微处理器时借鉴了日本公司的技术，所以日本对其专利不承认，因为日本没有得到应有的利益。过了30年，日本才承认，这样日本公司可以从中得到一部分利润。但到2001年，这个专利就失效了。1959年:GraceMurrayHopper开始开发COBOL(COmmonBusiness-OrientedLanguage)语言，完成于1961年。1960年:ALGOL——第一个结构化程序设计语言推出。1961年:IBM的KennthIverson推出APL编程语言。1963年:DEC公司推出第一台小型计算机——PDP-8。1964年:IBM发布PL/1编程语言。1964年:发布IBM360首套系列兼容机。1964年:DEC发布PDB-8小型计算机。1965年:摩尔定律发表，处理器的晶体管数量每18个月增加一倍，价格下降一半。1965年:LoftiZadeh创立模糊逻辑，用来处理近似值问题。1965年:ThomasE.Kurtz和JohnKemeny完成BASIC(Beginner’sAll-purposeSymbolicIn-structionCode)语言的开发。特别适合计算机教育和初学者使用，得以广泛推广。1965年:DouglasEnglebart提出鼠标器的设想，但没有进一步研究，直到1983年才被苹果电脑公司大量采用。1965年:第一台超级计算机CD6600开发成功。1967年:NiklausWirth开始开发PASCAL语言，1971年完成。1968年:RobertNoyce和他的几个朋友创办了Intel公司。1968年:SeymourPaper和他的研究小组在MIT开发了LOGO语言。1969年:ARPANet(AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork)计划开始启动，这是现代Internet的雏形。1969年4月7日:第一个网络协议标准RFC推出。1970年:第一块RAM芯片由Intel推出，容量1KB。1970年:KenThomson和DennisRitchie开始开发UNIX操作系统。1970年:Forth编程语言开发完成。1970年:Internet的雏形ARPANet基本完成，开始向非军用部门开放。1971年11月15日:MarcianE.Hoff在Intel公司开发成功第一块微处理器4004，含2300个晶体管，字长为4位，时钟频率为108KHz，每秒执行6万条指令。1972年:1972年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集成电路及后来的超大规模集成电路。这一时期的计算机功能更强，体积更小。此时人们开始怀疑计算机能否继续缩小，特别是发热量问题能否解决。同时，人们开始探讨第五代计算机的开发。1972年:C语言开发完成。其主要设计者是UNIX系统的开发者之一DennisRitche。这是一个非常强大的语言，特别受人喜爱。1972年:Hewlett-Packard发明了第一个手持计算器。1972年4月1日:Intel推出8008微处理器。1972年:ARPANet开始走向世界，Internet革命拉开序幕。1973年:街机游戏Pong发布，得到广泛欢迎。发明者是NolanBushnell(Atari的创立者)。精品资料网（）25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座精品资料网（）专业提供企管培训资料1974年:第一个具有并行计算机体系结构的CLIP-4推出。五、当代计算机技术渐入辉煌在此之前，应该说计算机技术还是主要集中于大