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摘 要：硬件在计算机的发展中起到了决定性作用，本文首先对计算机的发展历程做了简单的介绍，以此引出组成计算机的硬件系统发展并进行了详细的介绍。通过回顾计算机硬件的发展，并提出了具体的发展趋势，我们相信计算机的发展前景会更加灿烂。
关键词：计算机硬件；发展；CPU
中图分类号：TP393.05
1 計算机硬件的涵义以及组成
1.1 计算机硬件涵义
计算机硬件是一个统称，具体包括计算机系统中的多类电子、机械和光电元件。这些元件组成一个有机的整体，可以为计算机软件运行提供物质基础。
1.2 计算机硬件组成及作用分析
计算机硬件是计算机的重要组成部分，其中包含了5个重要的组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
1.2.1 运算器
计算机硬件中的运算器主要功能是对数据和信息进行运算和加工。运算器包括以下几个部分：通用计算器、状态寄存器、累加器和关键的算术逻辑单元。运算器可以进行算术计算（加减乘除）和逻辑运算（与或非）。
1.2.2 控制器
控制器和运算器共同组成了中央处理器（CPU）。控制器可以看作计算机的大脑和指挥中心，它通过整合分析相关的数据和信息，可以让计算机的各个组成部分有序地完成指令。
1.2.3 存储器
顾名思义，存储器就是计算机的记忆系统，是计算机系统中的记事本。而和记事本不同的是，存储器不仅可以保存信息，还能接受计算机系统内不同的信息并对保存的信息进行读取。存储器由主存和辅存组成，主存就是通常所说的内存，氛围RAM和ROM两个部分。辅存即外存，但是计算机在处理外存的信息时，必须首先经过内外存之间的信息交换才能够进行。
1.2.4 输入设备
输入设备和输出设备都是进行人机互动的关键设备。鼠标、键盘等输入设备的出现，给计算机带来了天翻地覆的变化。现有的鼠标主要有两类：光电鼠标和机械式鼠标。通过鼠标，我们可以很方便地在计算机屏幕上进行坐标的定位，可以很好地操作图形和软件处理，为人类提供了最大的便捷。键盘也是一类非常重要的输入设备，计算机大部分的指令都是通过键盘输入来进行的。
1.2.5 输出设备
上文提到，输出设备也是计算机人机互动的关键设备，它的特点是可以将计算机的信息以画面的形式展现出来，具有很好的直观性。常见的输出设备有显示器、打印机、语音和视频输出装置等。
2 计算机系统硬件的发展趋势
计算机系统的硬件发展主要表现在两个方面。传统方面，硬件的发展主要是通过硬件或固件的发展，并研制和开发大规模的集成电路，以达到更小、更快、更简便；概念方面，是通过研发新型的计算机模型，通过新的思路，新的构架，新的载体等等来提高计算机的计算和处理能力，达到智能化，使之更为接近于人脑。
2.1 计算机硬件组成的发展
2.1.1 CPU的发展
中央处理器（CPU）的发展虽然经历了很多的阶段，但是可以将CPU的发展划分为两个时代：主频时代和多核时代。
主频时代的主要特点就是唯主频论，而且都是以单核形式出现的，大概时间是从1970年到2005年的30多年。
1971年，英特尔公司发明了世界上第一台微型处理器，命名为4004，这是人类历史上第一个用于计算的4位微处理器。划时代的产品其实功能有限速度很慢，但是它的出现是计算机硬件发展重要的里程碑。
1978年，英特尔公司再次站在了时代的最前沿，首次发明并生产16位微处理器。1997年11月，英特尔和惠普公司共同研制成功了64位的EPIC架构和相应的产品计划。而且终于在2004年底，AMD和英特尔公司都分别推出了64位的中央处理器。
CPU在经历了单核时代的发展后，终于在2006年进入了一个全新的时代，双核和多核时代，双核处理器的出现彻底结束了唯主频论的单核CPU时代。
在双核CPU的技术上，实力雄厚AMD和英特尔公司又站在了时代的前沿。不过在双核技术处理上，两个公司的做法却截然不同。AMD公司的做法是通过相关的技术将两个内核拼凑在一起，并进行架构的连接提升集成度。该做法的优点是，虽然是双核技术，但其本身的功耗却和单核一样，而计算速度却是单核的两倍。而英特尔公司的双核技术是采用了两个独立的内核，内核之间并没有任何的连接，相比AMD的双核，其功耗增加了很多。所以在用户的实际使用中，AMD的双核技术更被接受和认可。
虽然英特尔公司的双核设计理念落后于AMD，但是经过多次的研发，英特尔在2012年4月发布了全新的IVB处理器，可以在更大的程度上满足用户的需求。
通过对CPU发展的两个时代的分析，我们可以知道，对于计算机硬件的发展来说，双核和多核处理器的出现是必然的，而且也是符合市场需要的。因为无论是在用户体验，还是在技术进步上，双核处理器都有单核无法比拟的优势。未来的研发精力也将更多的关注于双核和多核处理器。双核将是未来市场主流中央处理器的发展趋势。
2.1.2 存储器的发展
按照存储器的模式来分，计算机硬件存储器组要分为以下三种模式：DAS模式、NAS模式和SAN模式。DAS模式的主要优点是操作简单、成本较低而且性能高，但是安全性和扩展性不够。NAS模式的特点独立PC服务器，扩展性好，但是数据传输速度不高。SAN模式是一个存储的网络模式，所有的存储设备通过光纤进行连接，并配备交换机，显而易见其优点是数据传输速度快，扩展性强。但是SAN模式也有个明显的缺点，即技术相对复杂，成本比较高。
存储器的发展有个特点，存储空间更大，体积更小，功耗更低的发展趋势。这种趋势尤其在Flash Memory表现的尤为突出。大小低的发展趋势也符合科技发展的潮流，另外也促进了便携产品的发展。 2.1.3 外围设备的发展
外围设备主要包括输入设备和输出设备。在计算机硬件发展的初期，外围设备的地位并不是很高。上世纪70年代以后，随着外围设备技术的发展，其重要性也越来越大，很多高性能产品不断涌现，从而使得外围设备在计算机硬件中的地位越来越重要，人机互动也越来越友好。在多媒体时代来临之后，外围设备更是朝智能化方向发展。相信外围设备的比重也会越来越大。
2.2 新型计算机的发展
根据摩尔定律，集成电路上可容纳的电晶体数目，约每隔24个月便会增加一倍。该定律被认定至少持续到2015年或2020年。我們可以很明显的感觉到，到今天为止，电晶体的数目增加速度在放缓，显而易见，传统计算机要想继续大幅度的提高计算机性能，遇到的困难将会越来越大。面对如此情况，我们必须从另外的角度去追求计算机的更高的发展。
21世纪是生物世纪，人类发明计算机的初衷也是要其代替人脑来活动。因此很多科学家利用生命的最基本原理去实现计算机的突破。很多概念性的计算机已经有了理论依据甚至试验成功。近年来的量子计算机，可穿戴计算机，生物芯片计算机的提出就是最好的证明。这些新技术将会给计算机带来更伟大的发展和进步，引发新一轮的计算机革命。
以生物计算机为例，生物计算机的主要原理就是利用蛋白质分子的形成过程，并将蛋白质分子做成生物芯片，蛋白质分子的形成过程就是信息的数据存储过程。该芯片的信息是以波的形式传播的，当信息沿着蛋白质分子链传播时，氨基酸链中的键结构顺序会发生变化，就像电路中的电子移动一样，而且其的运算速度要比现有的计算机要快，而且蛋白质这类大分子的生命物质具有很强的抗电磁干扰能力，安全率更高，而能量消耗却非常低。而且大分子的信息存储能力非常巨大，我们可以相应在未来的计算机硬件发展中，这些现有的概念计算机将会写上浓重的一笔。
3 结语
时代在变，计算机硬件的发展也在变。国内外的有关部门也在投入巨大的人力物力在推动计算机硬件的发展。我们相信在不久的未来，计算机硬件以及计算机的发展会越来越辉煌。
参考文献：
[1]张敬伟.关于CPU现状及发展趋势[J].华章，2013（6）：307.
[2]陈锦润.计算机硬件发展研究[J].时代人物，2008（6）：166-167.
作者单位：沈阳广播电视大学，沈阳 110003
关键词：计算机硬件；发展；CPU
中图分类号：TP393.05
1 計算机硬件的涵义以及组成
1.1 计算机硬件涵义
计算机硬件是一个统称，具体包括计算机系统中的多类电子、机械和光电元件。这些元件组成一个有机的整体，可以为计算机软件运行提供物质基础。
1.2 计算机硬件组成及作用分析
计算机硬件是计算机的重要组成部分，其中包含了5个重要的组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
1.2.1 运算器
计算机硬件中的运算器主要功能是对数据和信息进行运算和加工。运算器包括以下几个部分：通用计算器、状态寄存器、累加器和关键的算术逻辑单元。运算器可以进行算术计算（加减乘除）和逻辑运算（与或非）。
1.2.2 控制器
控制器和运算器共同组成了中央处理器（CPU）。控制器可以看作计算机的大脑和指挥中心，它通过整合分析相关的数据和信息，可以让计算机的各个组成部分有序地完成指令。
1.2.3 存储器
顾名思义，存储器就是计算机的记忆系统，是计算机系统中的记事本。而和记事本不同的是，存储器不仅可以保存信息，还能接受计算机系统内不同的信息并对保存的信息进行读取。存储器由主存和辅存组成，主存就是通常所说的内存，氛围RAM和ROM两个部分。辅存即外存，但是计算机在处理外存的信息时，必须首先经过内外存之间的信息交换才能够进行。
1.2.4 输入设备
输入设备和输出设备都是进行人机互动的关键设备。鼠标、键盘等输入设备的出现，给计算机带来了天翻地覆的变化。现有的鼠标主要有两类：光电鼠标和机械式鼠标。通过鼠标，我们可以很方便地在计算机屏幕上进行坐标的定位，可以很好地操作图形和软件处理，为人类提供了最大的便捷。键盘也是一类非常重要的输入设备，计算机大部分的指令都是通过键盘输入来进行的。
1.2.5 输出设备
上文提到，输出设备也是计算机人机互动的关键设备，它的特点是可以将计算机的信息以画面的形式展现出来，具有很好的直观性。常见的输出设备有显示器、打印机、语音和视频输出装置等。
2 计算机系统硬件的发展趋势
计算机系统的硬件发展主要表现在两个方面。传统方面，硬件的发展主要是通过硬件或固件的发展，并研制和开发大规模的集成电路，以达到更小、更快、更简便；概念方面，是通过研发新型的计算机模型，通过新的思路，新的构架，新的载体等等来提高计算机的计算和处理能力，达到智能化，使之更为接近于人脑。
2.1 计算机硬件组成的发展
2.1.1 CPU的发展
中央处理器（CPU）的发展虽然经历了很多的阶段，但是可以将CPU的发展划分为两个时代：主频时代和多核时代。
主频时代的主要特点就是唯主频论，而且都是以单核形式出现的，大概时间是从1970年到2005年的30多年。
1971年，英特尔公司发明了世界上第一台微型处理器，命名为4004，这是人类历史上第一个用于计算的4位微处理器。划时代的产品其实功能有限速度很慢，但是它的出现是计算机硬件发展重要的里程碑。
1978年，英特尔公司再次站在了时代的最前沿，首次发明并生产16位微处理器。1997年11月，英特尔和惠普公司共同研制成功了64位的EPIC架构和相应的产品计划。而且终于在2004年底，AMD和英特尔公司都分别推出了64位的中央处理器。
CPU在经历了单核时代的发展后，终于在2006年进入了一个全新的时代，双核和多核时代，双核处理器的出现彻底结束了唯主频论的单核CPU时代。
在双核CPU的技术上，实力雄厚AMD和英特尔公司又站在了时代的前沿。不过在双核技术处理上，两个公司的做法却截然不同。AMD公司的做法是通过相关的技术将两个内核拼凑在一起，并进行架构的连接提升集成度。该做法的优点是，虽然是双核技术，但其本身的功耗却和单核一样，而计算速度却是单核的两倍。而英特尔公司的双核技术是采用了两个独立的内核，内核之间并没有任何的连接，相比AMD的双核，其功耗增加了很多。所以在用户的实际使用中，AMD的双核技术更被接受和认可。
虽然英特尔公司的双核设计理念落后于AMD，但是经过多次的研发，英特尔在2012年4月发布了全新的IVB处理器，可以在更大的程度上满足用户的需求。
通过对CPU发展的两个时代的分析，我们可以知道，对于计算机硬件的发展来说，双核和多核处理器的出现是必然的，而且也是符合市场需要的。因为无论是在用户体验，还是在技术进步上，双核处理器都有单核无法比拟的优势。未来的研发精力也将更多的关注于双核和多核处理器。双核将是未来市场主流中央处理器的发展趋势。
2.1.2 存储器的发展
按照存储器的模式来分，计算机硬件存储器组要分为以下三种模式：DAS模式、NAS模式和SAN模式。DAS模式的主要优点是操作简单、成本较低而且性能高，但是安全性和扩展性不够。NAS模式的特点独立PC服务器，扩展性好，但是数据传输速度不高。SAN模式是一个存储的网络模式，所有的存储设备通过光纤进行连接，并配备交换机，显而易见其优点是数据传输速度快，扩展性强。但是SAN模式也有个明显的缺点，即技术相对复杂，成本比较高。
存储器的发展有个特点，存储空间更大，体积更小，功耗更低的发展趋势。这种趋势尤其在Flash Memory表现的尤为突出。大小低的发展趋势也符合科技发展的潮流，另外也促进了便携产品的发展。 2.1.3 外围设备的发展
外围设备主要包括输入设备和输出设备。在计算机硬件发展的初期，外围设备的地位并不是很高。上世纪70年代以后，随着外围设备技术的发展，其重要性也越来越大，很多高性能产品不断涌现，从而使得外围设备在计算机硬件中的地位越来越重要，人机互动也越来越友好。在多媒体时代来临之后，外围设备更是朝智能化方向发展。相信外围设备的比重也会越来越大。
2.2 新型计算机的发展
根据摩尔定律，集成电路上可容纳的电晶体数目，约每隔24个月便会增加一倍。该定律被认定至少持续到2015年或2020年。我們可以很明显的感觉到，到今天为止，电晶体的数目增加速度在放缓，显而易见，传统计算机要想继续大幅度的提高计算机性能，遇到的困难将会越来越大。面对如此情况，我们必须从另外的角度去追求计算机的更高的发展。
21世纪是生物世纪，人类发明计算机的初衷也是要其代替人脑来活动。因此很多科学家利用生命的最基本原理去实现计算机的突破。很多概念性的计算机已经有了理论依据甚至试验成功。近年来的量子计算机，可穿戴计算机，生物芯片计算机的提出就是最好的证明。这些新技术将会给计算机带来更伟大的发展和进步，引发新一轮的计算机革命。
以生物计算机为例，生物计算机的主要原理就是利用蛋白质分子的形成过程，并将蛋白质分子做成生物芯片，蛋白质分子的形成过程就是信息的数据存储过程。该芯片的信息是以波的形式传播的，当信息沿着蛋白质分子链传播时，氨基酸链中的键结构顺序会发生变化，就像电路中的电子移动一样，而且其的运算速度要比现有的计算机要快，而且蛋白质这类大分子的生命物质具有很强的抗电磁干扰能力，安全率更高，而能量消耗却非常低。而且大分子的信息存储能力非常巨大，我们可以相应在未来的计算机硬件发展中，这些现有的概念计算机将会写上浓重的一笔。
3 结语
时代在变，计算机硬件的发展也在变。国内外的有关部门也在投入巨大的人力物力在推动计算机硬件的发展。我们相信在不久的未来，计算机硬件以及计算机的发展会越来越辉煌。
参考文献：
[1]张敬伟.关于CPU现状及发展趋势[J].华章，2013（6）：307.
[2]陈锦润.计算机硬件发展研究[J].时代人物，2008（6）：166-167.
作者单位：沈阳广播电视大学，沈阳 110003