【計算機(jī)基礎(chǔ)Ep6】唐朔飛計算機(jī)組成原理教材梳理（六）
第二章 計算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用
2.1計算機(jī)的發(fā)展史
2.1.2微型計算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展
微處理器芯片：集成電路技術(shù)把計算機(jī)的控制單元和算邏單元集成到一個芯片上，制成了微處理器芯片。
發(fā)展：
1971年，美國Intel公司31歲的工程師霍夫研制成世界上第一個4位的微處理器芯片4004，集成了2300個晶體管；——4位、8位、16位、32位、64位等階段；
1970年，F(xiàn)airchild制作了第一個存儲芯片；——1K位，4K位，16K位，64K位，256K位，1M位，4M位，16M位，64M為…1G為等階段；
芯片集成度不斷提高，從在一個芯片上集成成百上千個晶體管的中、小規(guī)模集成電路，逐漸發(fā)展到能集成成千上萬個晶體管的大規(guī)模集成電路（LSI）和能容納百萬個以上晶體管的超大規(guī)模集成電路（VLSI）；
微處理器芯片和存儲器芯片出現(xiàn)后，微型計算機(jī)也隨之問世；
世界上第一發(fā)微處理器制造商Intel及其典型產(chǎn)品。
挑戰(zhàn)：
為了提高計算機(jī)的性能，除了提高微處理器的性能外，人們還努力通過開發(fā)指令級并行性來實(shí)現(xiàn)；——受到數(shù)據(jù)預(yù)測精度有限、指令窗口不能過大以及順序程序固有特性的限制等，使得依靠開發(fā)指令級并行性來提高計算機(jī)的性能又有很大的局限性；
移動計算模式迫切要求微處理器具有相應(yīng)實(shí)時性、處理流式數(shù)據(jù)類型的能力、支持?jǐn)?shù)據(jù)級和線程級并行性、更高的存儲I/O帶寬、低功耗、低設(shè)計復(fù)雜性和設(shè)計的可伸縮性；
主流商用處理器大部分都是超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，是一種在一個時鐘周期內(nèi)同時發(fā)射多條標(biāo)量指令到多個功能部件以提高處理器性能的體系結(jié)構(gòu)；——若每周期發(fā)送4條指令，已不能滿足日漸龐大的應(yīng)用程序?qū)Ω咝阅艿男枨?，而繼續(xù)開發(fā)更大發(fā)射帶寬的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)將會導(dǎo)致處理器的邏輯設(shè)計復(fù)雜度大幅增加，正確性驗(yàn)證變得越來越困難；
從20世紀(jì)為初期的發(fā)展來看，幾乎每3年處理器的性能就能提高4~5倍，但是計算機(jī)中一些其他部件性能的提高速度達(dá)不到這個水平；——必須不斷調(diào)整計算機(jī)的組成和結(jié)構(gòu)，以彌補(bǔ)不同部件性能的不匹配問題：主要因素是處理器與內(nèi)存之間的接口和處理器與外設(shè)之間的接口；
計算機(jī)的設(shè)計者們必須不斷平衡處理器、內(nèi)存、I/O設(shè)備和互連結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)吞吐率和數(shù)據(jù)處理的需要，使計算機(jī)的性能越來越好。
發(fā)展重點(diǎn)：
進(jìn)一步提高復(fù)雜度來提高處理器性能；
通過線程/進(jìn)程級并行性的開發(fā)提高處理器的性能，即通過開發(fā)線程級并行性（Thread-Level Parallelism，TLP）或進(jìn)程級并行性（Process-Level Parallelism，PLP）來提高性能，簡化硬件設(shè)計；
將存儲器集成到處理器芯片來提高處理器性能；
發(fā)展嵌入式處理器。
