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世界上第一台现代意义世界上第一台现代意义的电子计算机是的电子计算机是1946年美国设计制造的年美国设计制造的”ENIAC”占地占地170平方米平方米重量重量30吨吨功耗功耗150千瓦千瓦 运算速度每秒运算速度每秒5000次次 庞大的庞大的ENIACIntel 40041971年年108KHz2300个晶体管个晶体管10微米工艺微米工艺每次传送每次传送4位位最大寻址最大寻址640字节内存字节内存10微米：每条导线或是每个晶体管间的距离微米：每条导线或是每个晶体管间的距离Intel 80081972年年200KHz3500个晶体管个晶体管6微米工艺微米工艺每次传送每次传送8位位最大寻址最大寻址16KB内存内存Intel 80861979年年5MHz2.9万个晶体管万个晶体管3微米工艺微米工艺每次传送每次传送16位位最大寻址最大寻址1MB内存内存Intel 802861982年年20MHz13.4万个晶体管万个晶体管10微米工艺微米工艺每次传送每次传送16位位最大寻址最大寻址16MB内内存存Intel最后一块最后一块16位位CPUIntel 803861985年年12.5-33MHz27.5万个晶体管万个晶体管每次传送每次传送32位位最大寻址最大寻址4G内内存存Intel80386，Intel第一代第一代32位位CPU Intel 804861989年年25-50MHz120万个晶体管万个晶体管每次传送每次传送32位位Pentium1993年年60-200MHz320万个晶体管万个晶体管0.8、0.6、0.35微米工艺微米工艺Pentium1997年年233-450MHz750万个晶体管万个晶体管0.35、0.25微微米工艺米工艺Intel Celeron1998年年266-300MHz750万个晶体管万个晶体管0.25微米工艺微米工艺Intel Pentium1999年年450MHz以上以上千万个晶体管千万个晶体管0.25、0.18微微米工艺米工艺Intel Pentium_4232000年年1.4GHz以上以上4.2千万个晶体管千万个晶体管0.18、0.13微米微米工艺工艺Intel Core 2 Duo Code Data bus 64 bitsAddress bus 64(actual 36)bitsMaximum memory 64 GBClock frequency 1.8-3 GHzFSB 800-1066-1333 MHzFabrication process 65 nmNumber of transistors 291 millionCore i7-980 Extreme Edition 11.7亿晶体管，248平方毫米，32nm工艺，6核12线程，主频3.33GHz，Turbo Boost频率3.6GHz，12MB三级缓存，支持三通道DDR3 1066MHz内存。AMD 8086 AMD 的首款处理器于1982 年开始销售，因为是技术授权设计而来的处理器，AMD 8086(与 8088)和 Intel 型号一模一样。Am286：授权制造，但速度更快：授权制造，但速度更快 Intel 的 286 最高只到 12.5 MHz，AMD 则曾销售过 20 MHz 版本。由于 286 比 386 更经济实惠(后者的创新技术在开头数年并未被善用)，AMD 在 20 多年前已是超值之选。Am386：40-MHz 的的 386 一如前身，该型号和 Intel 版本完全相同。它比 Intel 型号来得快40 MHz，Intel 33 MHz 它最先在包装上加上 Windows Compatible 标识。Am486：最后兼容品：最后兼容品 AMD 生产两种版本的 486一款是采 Intel 微码，另一款采 AMD 微码。K5：AMD 的自家设计处理器的自家设计处理器 AMD 于 1996 年推出第五代处理器 K5。时脉 100 MHz 的 K5 会标为 PR133，代表 AMD 认为它的效能等于一颗 133 MHz Pentium。K6：AMD 延伸战场延伸战场 AMD 于 1997 推出另一款新处理器：K6。在 1998 年，AMD 发表 K6-2。在 1999 年推出 K6 的第三版本 K6-III。K7/AthlonAMD 于 1999 年推出其第七代处理器 K7-Athlon。顺便一提的是，AMD 是第一家发表与销售 1 GHz 处理器的厂商(Athlon)，比 Intel 的 1 GHz Pentium III 早了两天。AMD 改良改良 Athlon：Thunderbird、XPAMD 在 K7 架构基础上增加频率与使用较细制程的方式小幅改良。Athlon XP 与后续的型号使用 PR 值，而非依时脉频率来命名。K8：AMD 移转为移转为 64 位位 K8 是兼容 64 位寻址的第一款 x86 处理器，此架构拥有诸如整合内存控制器等其它优势。Athlon 64 X2：AMD 的双核的双核 AMD 在 2005 年变更架构以提供 K8 的双核版本；Athlon 64 X2 就此诞生。Phenom：K10 与四核与四核 AMD 于 2007 年推出 K10，以 Phenom 的名称销售。三核 Phenom X3 基本上是第四核瑕疵或关闭的一颗 Phenom X4。AMD 12核核 Magny-Cours 为什么要发展多核为什么要发展多核多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎完整的计算引擎(内核内核)。处理器性能处理器性能=主频主频 x每时钟周期的指令数每时钟周期的指令数给处理器提高主频不是没有止境的给处理器提高主频不是没有止境的处理器功耗正比于处理器功耗正比于“电流电流x电压电压x电压电压x主频主频”，“主频主频 正比于正比于 电压电压”结论：结论：“处理器功耗处理器功耗 正比于正比于 主频的三次方主频的三次方”英特尔于英特尔于 2007 年初煅制出了内含年初煅制出了内含 80 内核的内核的可编程处理器，功耗仅可编程处理器，功耗仅 62 瓦。瓦。新型材料技术的应用新型材料技术的应用“应变硅应变硅”（Strained Silicon），），字面上意思是字面上意思是“受到应力的硅受到应力的硅”。该技术的原理是将硅的晶体拉伸，该技术的原理是将硅的晶体拉伸，这样沿拉伸方向电子的迁移率就会这样沿拉伸方向电子的迁移率就会提升，导致电阻减小。在提升，导致电阻减小。在MOS管管的栅极下沟道处的硅做成拉伸的的栅极下沟道处的硅做成拉伸的“应变硅应变硅”，当，当MOS管打开的时候管打开的时候电流就会更顺利地沿着拉伸方向在电流就会更顺利地沿着拉伸方向在源极和漏极之间流动，速度也能更源极和漏极之间流动，速度也能更快。快。简单说，如果能够迫使硅原子的间距加简单说，如果能够迫使硅原子的间距加大，就可以减小电子通行所受到的阻碍，大，就可以减小电子通行所受到的阻碍，也就相当于减小了电阻，这样一来发热也就相当于减小了电阻，这样一来发热量和能耗都会降低，而运行速度则得以量和能耗都会降低，而运行速度则得以提升。提升。“整合整合”技术技术 整合整合GPU，整合，整合PCIe控制器，整合内存控控制器，整合内存控制器，直至完全整合了北桥。制器，直至完全整合了北桥。整合不仅使性能提升，同时令平台功耗的整合不仅使性能提升，同时令平台功耗的进一步降低。进一步降低。超级计算机超级计算机超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。合国力的重要标志。美国：军事密码破译，航天太空舱和风洞仿真实美国：军事密码破译，航天太空舱和风洞仿真实验，氢弹、核弹、飞弹、航空母舰、战机和战车验，氢弹、核弹、飞弹、航空母舰、战机和战车等各种新式武器研制，以及美国经济重点企业诸等各种新式武器研制，以及美国经济重点企业诸如能源、航空、汽车等。如能源、航空、汽车等。中国：石油勘探数据处理、生物医药研究、航空中国：石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、资源勘测和卫星遥感数据处理、航天装备研制、资源勘测和卫星遥感数据处理、金融工程数据分析、气象预报、用数值模拟方法金融工程数据分析、气象预报、用数值模拟方法预报台风气候预测、海洋环境数值模拟、短临地预报台风气候预测、海洋环境数值模拟、短临地震预报、新材料开发和设计、土木工程设计、基震预报、新材料开发和设计、土木工程设计、基础科学理论计算等方面。础科学理论计算等方面。超级计算机有多快超级计算机有多快如果把普通计算如果把普通计算机的运算速度比机的运算速度比喻成人走路的速喻成人走路的速度，那么超级计度，那么超级计算机就达到了火算机就达到了火箭的速度。箭的速度。最新最新TOP500排行榜前排行榜前8名名天河一号天河一号全球超级计算机全球超级计算机500强排行榜强排行榜(又称又称TOP500)16日在美国日在美国新奥尔良会议中心正式揭晓，由中国国防科学技术大学新奥尔良会议中心正式揭晓，由中国国防科学技术大学研制的研制的“天河一号天河一号”超级计算机排名第一，美国橡树岭超级计算机排名第一，美国橡树岭国家实验室的国家实验室的“美洲虎美洲虎”和中国曙光公司研制的和中国曙光公司研制的“星云星云”紧随其后，其他排名前十的超级计算机分别位于日本、紧随其后，其他排名前十的超级计算机分别位于日本、法国、德国和美国。法国、德国和美国。运算速度运算速度“天河一号天河一号”峰值运算速度为每秒峰值运算速度为每秒4700万万亿次。做个换算对比：亿次。做个换算对比：“天河一号天河一号”运算运算1小时，相当于全国小时，相当于全国13亿人同时计算亿人同时计算340年以年以上的时间；上的时间；“天河一号天河一号”运算运算1天，相当于天，相当于1台双核的高档桌面电脑运算台双核的高档桌面电脑运算620年以上的年以上的时间。时间。存储容量存储容量“天河一号天河一号”存储容量为两千万亿个字节。存储容量为两千万亿个字节。做个换算对比：一个汉字平均为两个字节，做个换算对比：一个汉字平均为两个字节，“天河一号天河一号”可在线存储一千万亿个汉字，可在线存储一千万亿个汉字，相当于存储相当于存储100万汉字的书籍万汉字的书籍10亿册。亿册。总功耗和能效值总功耗和能效值“天河一号天河一号”满负荷运行的总功耗是满负荷运行的总功耗是4.04兆兆瓦，也就是每小时耗电瓦，也就是每小时耗电4040度，度，24小时满小时满负荷工作耗电接近负荷工作耗电接近10万度。万度。“天河一号天河一号”是一台节能、绿色的超级计算机，对能量是一台节能、绿色的超级计算机，对能量的利用率很高。的利用率很高。国际上有一个按超级计算机能效值从国际上有一个按超级计算机能效值从高到低的排名，叫高到低的排名，叫Green 500(绿色超级计绿色超级计算机算机500强强)。2010年年7月的最新榜单中，月的最新榜单中，3台台IBM“蓝色基因蓝色基因”并列第一，随后就是并列第一，随后就是“天河一号天河一号”。安全性安全性“天河一号天河一号”操作系统软件是国防科技大操作系统软件是国防科技大学自主研制的学自主研制的“麒麟操作系统麒麟操作系统”，是目前，是目前国内安全等级最高的操作系统。国内安全等级最高的操作系统。用户使用用户使用“麒麟操作系统麒麟操作系统”可定制自可定制自己的己的“私密私密”工作空间，就如同租用银行工作空间，就如同租用银行的保险箱一样，钥匙和密钥都在用户手上，的保险箱一样，钥匙和密钥都在用户手上，其他用户甚至系统管理员都不能访问。这其他用户甚至系统管理员都不能访问。这样就保证了用户数据和程序的安全性。样就保证了用户数据和程序的安全性。体积和重量体积和重量“天河一号天河一号”由由140个机柜组成，每个机柜个机柜组成，每个机柜1.45米宽、米宽、1.2米深、米深、2米高，排成米高，排成13排，排，这个方阵占地约这个方阵占地约700平方米，总重量约平方米，总重量约160吨。站在吨。站在“天河一号天河一号”前，会觉得前，会觉得“天河天河一号一号”气势宏伟、震撼人心。但实际上，气势宏伟、震撼人心。但实际上，“天河一号天河一号”在世界上已有的千万亿次超在世界上已有的千万亿次超级计算机中级计算机中(多数占地近千平方米多数占地近千平方米)，算是一，算是一个身材苗条的小个子。个身材苗条的小个子。曙光星云超级计算机曙光星云超级计算机 在这次在这次TOP500榜单中，中国在前十中榜单中，中国在前十中占有占有2席，仅次于美国；在前席，仅次于美国；在前500强中，我强中，我们占了们占了41席，总体占有率席，总体占有率8.2，位居第二。，位居第二。而在而在2009年年11月的月的TOP500排名中，我国排名中，我国还只有还只有21台，总体占有率台，总体占有率4.2，位列第五。，位列第五。龙芯龙芯3A龙芯龙芯3A集成了四个集成了四个64位超位超标量处理器核、标量处理器核、4MB的二级的二级Cache、两个、两个DDR2/3内存内存控制器、两个高性能控制器、两个高性能HyperTransport控制器、控制器、一个一个PCIPCIX控制器以及控制器以及LPC、SPI、UART、GPIO等低速等低速I/O控制器。龙芯控制器。龙芯3A的指令系统与的指令系统与MIPS64兼容兼容并通过指令扩展支持并通过指令扩展支持X86二二进制翻译。进制翻译。龙芯龙芯3A龙芯3A四核处理器，自流片成功以来，曙光、联想、中国科技大学、深圳大学相继通过机架服务器、刀片服务器、桌面电脑等高性能计算解决方案产品的设计，充分验证了龙芯3A的性能与稳定性。龙芯3A的量产，为国产CPU在高性能、低功耗服务器与桌面PC等市场领域提供了有竞争力的芯片产品。晶圆晶圆英特尔英特尔32nm工艺处理器原型工艺处理器原型 嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式处理器是嵌嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，入式系统的核心，是控制、辅助系统是控制、辅助系统运行的硬件单元。运行的硬件单元。范围极其广阔，从范围极其广阔，从最初的位处理器，最初的位处理器，目前仍在大规模应目前仍在大规模应用的位单片机，用的位单片机，到最新的受到广泛到最新的受到广泛青睐的青睐的32位，位，64位位嵌入式嵌入式CPU。图为采用图为采用Wind River（风河）（风河）嵌入式软件的火星探测器。未嵌入式软件的火星探测器。未来，探测器或许会打上来，探测器或许会打上“Intel Inside”的标签。的标签。