【计算机基础Ep6】唐朔飞计算机组成原理教材梳理（六）
第二章 计算机的发展与应用
2.1计算机的发展史
2.1.2微型计算机的出现和发展
微处理器芯片：集成电路技术把计算机的控制单元和算逻单元集成到一个芯片上，制成了微处理器芯片。
发展：
1971年，美国Intel公司31岁的工程师霍夫研制成世界上第一个4位的微处理器芯片4004，集成了2300个晶体管；——4位、8位、16位、32位、64位等阶段；
1970年，Fairchild制作了第一个存储芯片；——1K位，4K位，16K位，64K位，256K位，1M位，4M位，16M位，64M为…1G为等阶段；
芯片集成度不断提高，从在一个芯片上集成成百上千个晶体管的中、小规模集成电路，逐渐发展到能集成成千上万个晶体管的大规模集成电路（LSI）和能容纳百万个以上晶体管的超大规模集成电路（VLSI）；
微处理器芯片和存储器芯片出现后，微型计算机也随之问世；
世界上第一发微处理器制造商Intel及其典型产品。
挑战：
为了提高计算机的性能，除了提高微处理器的性能外，人们还努力通过开发指令级并行性来实现；——受到数据预测精度有限、指令窗口不能过大以及顺序程序固有特性的限制等，使得依靠开发指令级并行性来提高计算机的性能又有很大的局限性；
移动计算模式迫切要求微处理器具有相应实时性、处理流式数据类型的能力、支持数据级和线程级并行性、更高的存储I/O带宽、低功耗、低设计复杂性和设计的可伸缩性；
主流商用处理器大部分都是超标量结构，是一种在一个时钟周期内同时发射多条标量指令到多个功能部件以提高处理器性能的体系结构；——若每周期发送4条指令，已不能满足日渐庞大的应用程序对高性能的需求，而继续开发更大发射带宽的超标量结构将会导致处理器的逻辑设计复杂度大幅增加，正确性验证变得越来越困难；
从20世纪为初期的发展来看，几乎每3年处理器的性能就能提高4~5倍，但是计算机中一些其他部件性能的提高速度达不到这个水平；——必须不断调整计算机的组成和结构，以弥补不同部件性能的不匹配问题：主要因素是处理器与内存之间的接口和处理器与外设之间的接口；
计算机的设计者们必须不断平衡处理器、内存、I/O设备和互连结构之间的数据吞吐率和数据处理的需要，使计算机的性能越来越好。
发展重点：
进一步提高复杂度来提高处理器性能；
通过线程/进程级并行性的开发提高处理器的性能，即通过开发线程级并行性（Thread-Level Parallelism，TLP）或进程级并行性（Process-Level Parallelism，PLP）来提高性能，简化硬件设计；
将存储器集成到处理器芯片来提高处理器性能；
发展嵌入式处理器。
