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1. 计算机的发展
1.1. 电子管计算机
ENIAC长30.48米,宽6米,高2.4米,占地面积约170平方米,30个操作台,重达30英吨,耗电量150千瓦,造价48万美元。它包含了17,468根真空管(电子管)7,200根水晶二极管,1,500 个中转,70,000个电阻器,10,000个电容器,1500个继电器,6000多个开关,计算速度是每秒5000次加法或400次乘法,是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍。
ENIAC的编程通过改变电缆连接的方式进行,那时几乎所有的程序员都是女性。
1.2. 计算机核心技术的发展
电子管又叫做阴极射线管,是ENIAC的核心。
1947发面了晶体管(一般使用半导体材料硅/锗为材料,后来锗材料因为物理特性的原因几乎很少用了)代替电子管,使得计算机的功耗和体积大大降低,同时运算速度大大提升。
集成电路,英文为Integrated Circuit,缩写为IC;顾名思义,就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。是20世纪50年代后期到60年代发展起来的一种新型半导体器件。它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。
1.3. 现有主流计算机的计算能力
13th Gen Intel(R) Core(TM) i7-13700K
- 核心:6.38GFLOPS/Core 64亿浮点/核心/秒
- CPU:500亿~2000亿/秒
- 频率 3~6G
- 晶体管数量 估计 20亿~50亿
- 功耗 65W
2. 嵌入式系统的概念和特点
计算机系统分类(P2)
- 通用计算机按照高速运算和海量存储的技术方向发展。
- 嵌入式系统则向低功耗、高可靠性和便携性等方向发展
什么是嵌入式
IEEE定义:用于控制、监视或者辅助操作机器或设备装置。
通用定义:嵌入到对象体系中,以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的特点(p2)
- 嵌入性
- 专用性
- 计算机系统