集成電路與計算機

1. 什麼是計算機集成電路設計

大規模集成電路計算機輔助設計，是用計算機幫助技術人員對大規模集成電路專進行設計、製造屬和測試的技術。20世紀60年代，集成電路處於中、小規模發展階段，技術上的重點是晶元加工工藝的進步。20世紀70年代進入大規模集成電路發展階段，人工設計已不能滿足要求，於是計算機輔助技術形成一門新學科。隨著集成電路集成度的提高和復雜程度的增加，人們正致力於發展層次型設計法，也就是將一個系統分割成若干個子系統。各個子系統的功能和相互連接關系都有著嚴格的定義，而每一個子系統又可分成若干個模塊，進行設計。1981年出現計算機輔助設計工作站以後，集成電路設計自動化開始迅速發展。過去，印刷線路板的設計需要設計人員根據原始線路圖，在有限的板面上，為數十或數百個形狀各異的電子元件安排好各自的位置，並要保證整體線路設計的合理與暢通。這是一個很復雜的工作。但採用計算機輔助設計後，使這項工作變得簡單了。設計人員只需將原始線路圖需要的板面大小和要求輸入計算機，計算機系統便能自動設計線路、選擇元件、安排出最佳的位置方案，並將結果顯示在屏幕上。設計方案經過修改認定，計算機輔助設計系統即能自動描繪出實用的印刷線路板設計圖。

2. 計算機三個時代的各自特點

應該有四代

第一代（1946～1957年）是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內存儲器採用水銀延遲線，外存儲器主要採用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由於當時電子技術的限制，運算速度只是每秒幾千次～幾萬次基本運算，內存容量僅幾千個字。程序語言處於最低階段，主要使用二進製表示的機器語言編程，後階段採用匯編語言進行程序設計。因此，第一代計算機體積大，耗電多，速度低，造價高，使用不便；主要局限於一些軍事和科研部門進行科學計算。

第二代（1958～1970年）是晶體管計算機。1948年，美國貝爾實驗室發明了晶體管，10年後晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。晶體管計算機的基本電子元件是晶體管，內存儲器大量使用磁性材料製成的磁芯存儲器。與第一代電子管計算機相比，晶體管計算機體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強，使用方便，可靠性高。

第三代（1963～1970年）是集成電路計算機。隨著半導體技術的發展，1958年夏，美國德克薩斯公司製成了第一個半導體集成電路。集成電路是在幾平方毫米的基片，集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規模集成電路和中規模集成電路，磁芯存儲器進一步發展，並開始採用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。由於採用了集成電路，第三代計算機各方面性能都有了極大提高：體積縮小，價格降低，功能增強，可靠性大大提高。

第四代（1971年～目前）是大規模集成電路計算機。隨著集成了上千甚至上萬個電子元件的大規模集成電路和超大規模集成電路的出現，電子計算機發展進入了第四代。第四代計算機的基本元件是大規模集成電路，甚至超大規模集成電路，集成度很高的半導體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。

3. 單片機與計算機,晶元,集成電路有什麼聯系和區別

用途：單片機專用的，計算機多功能的
硬體：單片機全部集成的，計算機的分開設計的
軟體：單片機專門開發，計算機通用的
單片機性能比較弱，計算機很強大

4. 集成電路計算機屬於第幾代計算機

是第4代

第一代（～1957年）是電子計算機，它的基本電子元件是電子管，內存儲器採用水銀延遲線，外存儲器主要採用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由於當時電子技術的限制，運算速度只是每秒幾千次～幾萬次基本運算，內存容量僅幾千個字。程序語言處於最低階段，主要使用二進製表示的機器語言編程，後階段採用匯編語言進行程序設計。因此，第一代計算機體積大，耗電多，速度低，造價高，使用不便；主要局限於一些軍事和科研部門進行科學計算。

第二代（1958～1970年）是晶體管計算機。1948年，美國貝爾實驗室發明了晶體管，10年後晶體管取代了計算機中的電子管，誕生了晶體管計算機。晶體管計算機的基本電子元件是晶體管，內存儲器大量使用磁性材料製成的磁芯存儲器。與第一代電子管計算機相比，晶體管計算機體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強，使用方便，可靠性高。

第三代（1963～1970年）是集成電路計算機。隨著半導體技術的發展，1958年夏，美國德克薩斯公司製成了第一個半導體集成電路。集成電路是在幾平方毫米的基片，集中了幾十個或上百個電子元件組成的邏輯電路。第三代集成電路計算機的基本電子元件是小規模集成電路和中規模集成電路，磁芯存儲器進一步發展，並開始採用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒幾十萬次基本運算。由於採用了集成電路，第三代計算機各方面性能都有了極大提高：體積縮小，價格降低，功能增強，可靠性大大提高。

第四代（1971年～日前）是大規模集成電路計算機。隨著集成了上千甚至上萬個電子元件的大規模集成電路和超大規模集成電路的出現，電子計算機發展進入了第四代。第四代計算機的基本元件是大規模集成電路，甚至超大規模集成電路，集成度很高的半導體存儲器替代了磁芯存儲器，運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。

5. 集成電路集成化程度與計算機性能的關系如何理解

簡單來說，就是摩爾定律的一部分（當然，這也只是一種期望，而不是真的定理），每過18個月，晶元集成的元器件數量會翻倍，同樣性能也會翻倍

6. 集成電路計算機的發展歷程

集成電路發展初期最重要的應用領域是計算機技術領域。第三代計算機的發展是建立在集成電路技術基礎上的，其硬體的各個組成部分，從微處理器、存儲器到輸入、輸出設備，都是集成電路技術的結晶。
1964年4月7日，IBM公司研製成功世界上第一個採用集成電路的通用計算機IBM 360系統，它兼顧了科學計算和事務處理兩方面的應用。IBM 360系列計算機是最早使用集成電路的通用計算機系列，它開創了民用計算機使用集成電路的先例，計算機從此進入了集成電路時代。與第二代計算機（晶體管計算機）相比，它體積更小、價格更低、可靠性更高、計算速度更快。IBM 360成為第三代計算機（集成電路計算機）的里程碑。
此後，集成電路的發展為微型計算機的出現和發展奠定了基礎。1971年，Intel公司研製成功世界上第一款微處理器4004，基於微處理器的微型計算機時代從此開始。1975年1月，美國MITS公司推出了首台通用型Altair 8800計算機，它採用了Intel 8080微處理器，是世界上第一台微型計算機。
進入80年代，集成電路設計及加工技術的飛躍發展使得微型計算機機躍上新的台階。1981年8月12日，IBM正式推出IBM 5150，採用Intel的8088 CPU，主頻為4.77MHz， 存儲容量為16KB，操作系統為微軟的DOS
1.0。IBM將其稱為Personal Computer（個人計算機）。不久，「個人計算機」（PC）成為所有個人計算機及微型計算機的代名詞。
此後，隨著集成電路技術的發展，計算機的體積繼續縮小，各方面的性能飛速提高，而價格卻不斷下跌，計算機走進人們生產生活的各個領域。1993年Intel公司推出了第五代微處理器Pentium（中文名「奔騰」），它的集成度已經達到310萬個晶體管，主頻已達66MHz，計算機從此進入「奔騰」時代。目前，計算機中CPU的主頻已經達數GHz，內存也已達數Gb。可以毫不誇張地說，沒有集成電路就沒有現在的微型計算機。

7. 集成電路對計算機技術的發展有什麼影響

集成電路對計算機技術的發展起決定性的作用。計算機性能的提高、功耗的降低、計算方法的進步，都是集成電路發展的結果。

8. 以集成電路級別而言,計算機系統的三個主要組成部分是什麼

可分為系統軟體、支援軟體和應用軟體三層。

計算機系統的內核是硬體系統，是進行信息處理的實際物理裝置。最外層是使用計算機的人，即用戶。人與硬體系統之間的介面界面是軟體系統，它大致可分為系統軟體、支援軟體和應用軟體三層。

硬體系統主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。中央處理器是對信息進行高速運算處理的主要部件，其處理速度可達每秒幾億次以上操作。

存儲器用於存儲程序、數據和文件，常由快速的內存儲器（容量可達數百兆位元組，甚至數G位元組）和慢速海量外存儲器（容量可達數十G或數百G以上）組成。各種輸入輸出外部設備是人機間的信息轉換器，由輸入-輸出控制系統管理外部設備與主存儲器(中央處理器)之間的信息交換。

(8)集成電路與計算機擴展閱讀

組成

計算機系統內核是硬體系統，是進行信息處理的實際物理裝置。最外層是使用計算機的人，即用戶。人與硬體系統之間的介面界面是軟體系統，它大致可分為系統軟體、支援軟體和應用軟體三層。

1、硬體

硬體系統主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出控制系統和各種外部設備組成。中央處理器是對信息進行高速運算處理的主要部件，其處理速度可達每秒幾億次以上操作。

存儲器用於存儲程序、數據和文件，常由快速的內存儲器（容量可達數百兆位元組，甚至數G位元組）和慢速海量外存儲器（容量可達數十G或數百G以上）組成。各種輸入輸出外部設備是人機間的信息轉換器，由輸入-輸出控制系統管理外部設備與主存儲器(中央處理器)之間的信息交換。

2、軟體

軟體分為系統軟體、支撐軟體和應用軟體。系統軟體由操作系統、實用程序、編譯程序等組成。操作系統實施對各種軟硬體資源的管理控制。實用程序是為方便用戶所設，如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語言或某種高級語言所編寫的程序，翻譯成機器可執行的機器語言程序。

支撐軟體有介面軟體、工具軟體、環境資料庫等，它能支持用機的環境，提供軟體研製工具。支撐軟體也可認為是系統軟體的一部分。應用軟體是用戶按其需要自行編寫的專用程序，它藉助系統軟體和支援軟體來運行，是軟體系統的最外層。

9. 集成電路對計算機有什麼意義

1958年製成的第一個單塊集成電路，只包括一個晶體管，兩個電阻和一個「電阻—電容」網路。隨著集成電路工藝日趨完善，集成電路所包含的元件數量以每一兩年翻一番的速度增長。到20世紀70年代初期，大部分電路元件都以集成電路的形式出現。至今，在指甲那樣大(1平方厘米)的晶元上可以集成上百萬個電子元件。集成電路從外表看來它們只是一塊小小的矽片，因此人們常把它稱為晶元。

集成電路的發展還促使計算機的更新換代，它在電子時代舉足輕重，就像金屬加工業在過去工業革命中所起的作用一樣。

1964年4月，最早採用集成電路的通用計算機系列IBM—360問世，標志著計算機進入了集成電路計算機時代。

與晶體管相比，集成電路的體積更小，功率消耗更低，可靠性更高，成批生產的集成電路造價很低。集成電路的這些優點，使它在問世後迅速得到發展。1960年，第一塊數字集成電路研製成功，1962年、1963年又先後研製出DTL(二極體—晶體管邏輯)集成電路和TTL(晶體管—晶體管邏輯)集成電路……這些為集成電路計算機的問世創造了條件。

計算機由於採用集成電路，計算速度進一步提高到每秒幾十萬次到上千萬次，內存容量達幾百K(1K為1024位)，可靠性也進一步提高，體積大大縮小，價格不斷下降。機種多樣化，各機種的相互兼容性強，結構實現了積木化，生產達到了系列化。磁芯存貯器被速度更快、價格更低、體積更小、功耗更低的半導體存貯器(大規模集成電路)取代。

由於應用了集成電路，計算機出現了新的發展方向，即計算機小型化。功能雖較少，但可靠、價低的小型機得到很大的發展。小型機的價格只及大型機的幾分之一或幾十分之一，但功能卻與低檔通用計算機不相上下，而且維修簡便，於是計算機進入了一個空前的高速發展階段，計算機開始普及到商業管理領域、自動控制行業和一般的科學單位等。

計算機事業出現上述興旺的局面，都得益於集成電路的發明，而20世紀30年代至40年代印刷電路技術的發展，已經為集成電路的問世作了必要的技術准備。

和人類最親密的發明

每個人心中都有一位創造大師，不過，這位大師特別愛睡覺，當他醒來的時候，我們就成了發明家。

10. 研究生學集成電路就業能去計算機嗎

集成電路設計是最合適的。開發如果還可以理解為製造的話，微電子學也合適。一般回院校集答成電路設計會分布在以下幾個專業內：微電子、計算機、軟體工程、電子工程、通信工程或者自動化。一般大一點的院校，微電子專業都是有的，可以專門向本科開放。研究生的話可以選集成電路設計專業