五、计算机第一定律——摩尔定律
Moore定律
1965年,戈登摩尔(Gordon Moore)准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告。他整理了一份观察资料。在他开始绘制数据时,发现了一个惊人的趋势。每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量,每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18~24个月内。如果这个趋势继续的话,计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。
Moore的观察资料,就是现在所谓的Moore定律,所阐述的趋势一直延续至今,且仍不同寻常地准确。人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述,也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。该定律成为许多工业对于性能预测的基础。在26年的时间里,芯片上的晶体管数量增加了3200多倍,从1971年推出的第一款4004的2300个增加到奔腾II处理器的750万个。
由于高纯硅的独特性,集成度越高,晶体管的价格越便宜,这样也就引出了摩尔定律的经济学效益,在20世纪60年代初,一个晶体管要10美元左右,但随着晶体管越来越小,直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时,每个晶体管的价格只有千分之一美分。
据有关统计,按运算10万次乘法的价格算,IBM704电脑为1美元,IBM709降到20美分,而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3.5美分。
六、计算机发展的几个阶段
按照所采用的基本元件,计算机的发展经历了4个阶段:
“埃迪瓦克”(EDVAC)是典型的第一代电子计算机。第一代电子计算机的主要特点是使用电子管作为逻辑元件。它的五个基本部分为运算器,控制器,存储器,输入器和输出器。运算器和控制器采用电子管,控制器和运算器构成中央处理机,存储器采用电子管和延迟线,这一代计算机的一切操作,包括输入输出在内,都由中央处理机集中控制。这种计算机主要用于科学技术方面的计算。
第一代电子计算机使用的是“定点运算制”,参与运算的绝对值必须小于1;而第二代电子计算机则增加了浮点运算,使数据的绝对值可达到2的几十次方或几百次方,使电子计算机的计算能力实现了一次飞跃。同时,用晶体管取代了电子管使第二代电子计算机的体积大大减小,寿命延长,价格降低,为电子计算机的广泛应用创造了条件。
第二代电子计算机是用晶体管制造的计算机。在20世纪50年代之前,计算机都采用电子管作元件。电子管元件有许多明显的缺点。例如,在运行时产生的热量太多,可靠性较差,运算速度不快,价格昂贵,体积庞大,这些都使计算机发展受到限制。于是,晶体管开始被用来作计算机的元件。晶体管不仅能实现电子管的功能,又具有尺寸小
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