计算机硬件的发展

计算机硬件的发展

目录

1、引言............................................................................................................................................. 1

2、现代计算机的发展 . .................................................................................................................... 2

3、计算机硬件发展 . ........................................................................................................................ 2

3.1. 第一代计算机(1946年～1957年) .................................................................................... 2

第二代计算机(1958年～1964年) .......................................................................................... 2

3.3第三代计算机(1965年～1970年) .................................................................................... 3

3.4第四代计算机(1971年至今) ............................................................................................. 3

4、计算机硬件组成 . ........................................................................................................................ 3

4.1硬盘发展史 . ........................................................................................................................ 3

4.1.1硬盘概述 . ................................................................................................................ 3

4.1.2硬盘发展 . ................................................................................................................. 4

4.1.3硬盘接口 . ................................................................................................................. 4

4.1.4硬盘内部结构 . ......................................................................................................... 5

4.2硬盘的基本参数 . ................................................................................................................ 5

5、硬盘制造商 . ................................................................................................................................ 5

6、计算机硬件的发展趋势 . ............................................................................................................ 6

摘要 计算机硬件（Computer hardware）是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU 、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等；外部设备包括鼠标、键盘、显示器、音箱等，这些设备通过接口和连接线与主机相连。

1、引言

现代电子计算机技术的飞速发展，离不开人类科技知识的积累，离不开许许多多热衷于此并呕心沥血的科学家的探索，正是这一代代的积累才构筑了今天的“信息大厦”。计算机是新技术革命的一支主力，也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。计算机产业已在世界范围内发展成为一种极富生命力的战略产。

现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具, 它的处理对象是信息，处理结果也是信息。利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题

的方法，都是按照一定的算法进行的。这种算法是定义精确的一系列规则，它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。信息处理的一般过程，是计算机使用者针对待解抉的问题, 事先编制程序并存入计算机内，然后利用存储程序指挥、控制计算机自动进行各种基本操作，直至获得预期的处理结果。计算机自动工作的基础在于这种存储程序方式，其通用性的基础则在于利用计算机进行信息处理的共性方法。

2、现代计算机的发展

ENIAC 诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。

3、计算机硬件发展

3.1. 第一代计算机(1946年～1957年)

第一代电子计算机的代表是UNIV AC-1，它是由真空管制造电子元件的计算机，利用穿孔卡作为主要的存储介质，体积庞大，重量惊人，耗电量很大。不过这一时期的电子计算机为接下来的计算机发展提供了方向。

第二代计算机(1958年～1964年)

1947年，一个发明引起了计算机硬件的飞跃，那就是晶体管的发明，由于晶体管相较真空管的巨大优势，计算机开始使用晶体管制造电子元件，这样的电脑被称作第二代计算机。相较真空管计算机，晶体管计算机无论是耗电量还是产生的热能都大大降低，可靠性和计算能力大为提高。第二代计算机用磁芯制造内存，利用磁鼓和磁盘取代穿孔卡作为主要的外部存储设备。在这一时期，也就是1958年，美国德克萨斯州仪器公司的工程师基尔比(Jack Kilby) 在一块半导体硅晶片上将电阻、电容等分立元件集成在里面，制成世界上第一片集成电路，这也为基尔比赢得了2000年的诺贝尔物理学奖，并且也为也为后来的超大规模集成电路奠定了基础。1959年，美国仙童公司的诺伊斯用一种平面工艺制成半导体集成电路，从此开启了集成电路比黄金还诱人的时代。其后，摩尔、诺宜斯、葛洛夫这三个“伙伴”离开原来的仙童公司，一起开创事业——筹建一家他们自己

的公司——Intel 。

3.3第三代计算机(1965年～1970年)

这一代计算机的特征是使用集成电路代替晶体管，使用硅半导体制造存储器。在这一时期，Intel 的创始人之一摩尔提出了IT 界的摩尔定律——微处理器芯片的电路密度，以及它潜在的计算能力，每隔18个月翻一番，后来的无数事实证明了这一点。最后，现在电脑比不可少的硬件之一。

3.4第四代计算机(1971年至今)

这一代的计算机开始与我们所熟悉的电脑相同。第四代计算机开始使用了大规模集成电路和超大规模集成电路，出现了CPU ，声卡，显卡，内存，主板，硬盘这些我们熟悉的电脑硬件。

4、计算机硬件组成

计算机硬件系统的基本组成（五大部件）：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

运算器和控制器统称中央处理器（CPU ）。

CPU 、内存储器和连接输入输出设备的接口统称为主机。

微机的主机集成在主机板上。

外存储器、输入设备和输出设备统称为外部设备。

存储器分成内存储器和外存储（硬盘）器两大类。

4.1硬盘发展史

4.1.1硬盘概述

硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

4.1.2硬盘发展

1、1956年，IBM 的IBM 350 RAMAC是现代硬盘的雏形，它相当于两个冰箱的体积，不过其储存容量只有5MB 。1973年IBM 3340问世，它拥有“温彻斯特”这个绰号，来源于他两个30MB 的储存单元，恰是当时出名的“温彻斯特来福枪”的口径和填弹量。至此，硬盘的基本架构被确立。

2、1980年，两位前IBM 员工创立的公司开发出5.25英寸规格的5MB 硬盘，这是首款面向台式机的产品，而该公司正是希捷公司。

3、80年代末，IBM 公司推出MR 技术令磁头灵敏度大大提升，使盘片的储存密度较之前的20Mbpsi 提高了数十倍，该技术为硬盘容量的巨大提升奠定了基础。1991年，IBM 应用该技术推出了首款3.5英寸的1GB 硬盘。

4、1970年到1991年，硬盘盘片的储存密度以每年25%~30%的速度增长；从1991年开始增长到60%到80%；至今，速度提升到100%甚至是200%，从1997年开始的惊人速度提升得益于IBM 的GMR 技术，它使磁头灵敏度进一步提升，进而提高了储存密度。

5、1995年，为了配合Intel 的LX 芯片组，昆腾与Intel 携手发布UDMA 33接口——EIDE 标准将原来接口数据传输率从16.6MB/s提升到了33MB/s 同年，希捷开发出液态轴承马达。所谓的FDB 就是指将陀螺仪上的技术引进到硬盘生产中，用厚度相当于头发直径十分之一的油膜取代金属轴承，减轻了硬盘噪音与发热量。

6、1996年，希捷收购康诺。

7、1998年2月，UDMA 66规格面世。

8、2000年10月，迈拓收购了昆腾。

9、2003年1月，日立宣布完成20.5亿美元的收购IBM 硬盘事业部计划，并成立日立环球储存科技公司。

10、2005年日立和希捷都宣布了将开始大量采用磁盘垂直写入技术，该原理是将平行于盘片的磁场方向改变为垂直，更充分地利用的储存空间。

11、2005年, 硬盘制造商希捷宣布收购了迈拓。

12、2007年1月，日立环球储存科技宣布将会发售全球首只1Terabyte 的硬盘，比原先的预定时间迟了一年多。硬盘的售价为399美元，平均每美分可以购得27.5MB 硬盘空间。

13、2007年11月，Maxtor 硬盘出厂的预先格式化的硬盘，被发现已植入会盗取在线游戏的帐号与密码的木马。

14、2009年3月，西部数据推出四碟装2TB 硬盘，将传统硬盘的总容量推上了一个新的高度。

15、2009年希捷存储新技术，推出2500G 硬盘。

16、日立2010年推5000G 硬盘，等同半个人脑存储量。

4.1.3硬盘接口

ATA 、IDE 、SATA 、SATA2、SCSI 、SAS

4.1.4硬盘内部结构

磁头、磁道、扇区、柱面

a) 磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具，是硬盘中最精密的部位之一。磁头

是用线圈缠绕在磁芯上制成的。硬盘在工作时，磁头通过感应旋转的盘片上磁

场的变化来读取数据；通过改变盘片上的磁场来写入数据。

b) 当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一

个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。磁盘上的磁道是一组记录密度不同的

同心圆。磁表面存储器是在不同形状(如盘状、带状等) 的载体上，涂有磁性材

料层，工作时，靠载磁体高速运动，由磁头在磁层上进行读写操作，信息被记

录在磁层上，这些信息的轨迹就是磁道。

c) 磁盘的每一面被分为很多条磁道，即表面上的一些同心圆，越接近中心，圆就

越小。而每一个磁道又按512个字节为单位划分为等分，叫做扇区

d) 硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从

外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。

4.2硬盘的基本参数

容量、转速、缓存、平均访问时间等

1、硬盘的容量是以MB （兆）和GB （千兆）为单位的，早期的硬盘容量低下，大多以MB （兆）为单位，1956年9月IBM 公司制造的世界上第一台磁盘存储系统只有区区的5MB ，而现今硬盘技术飞速的发展数百GB 容量的硬盘也以进入到家庭用户的手中。硬盘的容量有40GB 、60GB 、80GB 、100GB 、120GB 、160GB 、200GB 、250GB 、300GB 、320GB 、500GB 、640GB 、750GB 、1000GB 、1.5TB 、2TB 、3TB ，硬盘技术还在继续向前发展，更大容量的硬盘还将不断推出。

2、硬盘转速以每分钟多少转来表示，单位表示为RPM ，RPM 是Revolutions Per minute 的缩写，是转/每分钟。RPM 值越大，内部传输率就越快，访问时间就越短，硬盘的整体性能也就越好。

3、 硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方，转速越快，则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度

5、硬盘制造商

● EMC 为一家美国信息存储资讯科技公司， 主要业务为信息存储及管理产品、服

务和解决方案。

● 希捷科技是全球主要的硬盘厂商之一。在专门研发硬盘的厂商中，希捷是历史最

悠久的，它的第一个硬盘产品，容量是5MB 。

● 西部数据 市场占有率仅次于希捷。

● 日立第三大硬盘厂商。主要由收购的原IBM 硬盘部门发展而来。

● 三星电子是世界上最大的电子工业公司，三星集团子公司之一。三星电子是唯一的

一个韩国商标，是韩国民族工业的象征。

● 迈拓是一家成立于1982年的美国硬盘厂商，在2006年被另外一家硬盘厂商希捷

公司收购。在2005年12月即收购前，迈拓公司是世界第三大硬盘生产商

● 东芝是世界上芯片制造商中的重要成员。2009年2月，东芝并购富士通硬盘部门

6、计算机硬件的发展趋势

我们生活在计算机发展的黄金时期，迅猛发展的计算机硬件技术为软件的不断更新创造了良好的平台，为我们的生活添光如彩。

趋势1：更小巧

趋势2：更个性

趋势3：更聪明

趋势4：更廉价

趋势5：更“无线”

趋势6：更普遍

趋势7：更时尚

参考文献

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