第一节微电子与计算机技术(7)

专业知识

(1)微处理器的崛起。1971年英特尔公司研制成功了第一台微处理器4004芯片。这块集成了2250个晶体管的芯片的面积只有(4．2×3．2)mm2，用10μm工艺制作而成，可执行46条简单指令，能控制的内存空间仅4K字节，然而其功能已相当于1950年时像房子那么大的电路板。

1981年，IBM公司采用8088为中央处理器，推出了IBMPC个人计算机，由于采用了全开放的结构和技术，PC机及兼容机得到了迅猛的发展。

表3—1列出了Intel微处理器芯片升级简况。除了Intel微处理器芯片外，另一个著名的芯片制造厂商摩托罗拉(Motorola)于1974推出了第一个8位微处理器M6800，1979年推出16位的M68000，与Intel形成竞争的态势。从80年代开始，可容纳几十万个和上百万个元件的超大规模集成电路相继出现，使得计算机的体积、重量和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强。

由于微处理器的工作主频率决定每秒执行指令的速度，在计算机性能的提升过程中，微处理器始终扮演着引擎的作用。而微处理器的进步在硬件上又带动了相关零部件和外设的发展，同时也为应用提供了更好的平台，从而形成一个互相促进的加速循环过程。

集成电路问世以来，计算机性能提高了上万倍，价格却降至当初的1／10000。如今中学生手里的一台"586"台式计算机，其功能相当于60年代全世界计算机加起来的总和。一位德国工程师曾经感叹道，如果汽车工业也以这样的速度发展，则今天的一辆小汽车便只有5kg重，且时速高达5000km，而售价却只有1美元。

(2)摩尔定律。Intel创始人之一的戈登·摩尔(Cordon Moore)于1965年发表了著名的半导体工业摩尔定律。该定律指出，固态硅集成电路芯片上晶体管的数目每18个月增加1倍，也就是说半导体器件的性能每18个月提高1倍，其性能的提高主要是通过缩小晶体管的尺寸来实现的。摩尔定律的有效性已为30多年的历史所证实。