集成电路与计算机

1. 什么是计算机集成电路设计

大规模集成电路计算机辅助设计，是用计算机帮助技术人员对大规模集成电路专进行设计、制造属和测试的技术。20世纪60年代，集成电路处于中、小规模发展阶段，技术上的重点是芯片加工工艺的进步。20世纪70年代进入大规模集成电路发展阶段，人工设计已不能满足要求，于是计算机辅助技术形成一门新学科。随着集成电路集成度的提高和复杂程度的增加，人们正致力于发展层次型设计法，也就是将一个系统分割成若干个子系统。各个子系统的功能和相互连接关系都有着严格的定义，而每一个子系统又可分成若干个模块，进行设计。1981年出现计算机辅助设计工作站以后，集成电路设计自动化开始迅速发展。过去，印刷线路板的设计需要设计人员根据原始线路图，在有限的板面上，为数十或数百个形状各异的电子元件安排好各自的位置，并要保证整体线路设计的合理与畅通。这是一个很复杂的工作。但采用计算机辅助设计后，使这项工作变得简单了。设计人员只需将原始线路图需要的板面大小和要求输入计算机，计算机系统便能自动设计线路、选择元件、安排出最佳的位置方案，并将结果显示在屏幕上。设计方案经过修改认定，计算机辅助设计系统即能自动描绘出实用的印刷线路板设计图。

2. 计算机三个时代的各自特点

应该有四代

第一代（1946～1957年）是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次～几万次基本运算，内存容量仅几千个字。程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便；主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。

第二代（1958～1970年）是晶体管计算机。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高。

第三代（1963～1970年）是集成电路计算机。随着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。

第四代（1971年～目前）是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。

3. 单片机与计算机,芯片,集成电路有什么联系和区别

用途：单片机专用的，计算机多功能的
硬件：单片机全部集成的，计算机的分开设计的
软件：单片机专门开发，计算机通用的
单片机性能比较弱，计算机很强大

4. 集成电路计算机属于第几代计算机

是第4代

第一代（～1957年）是电子计算机，它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等。由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次～几万次基本运算，内存容量仅几千个字。程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计。因此，第一代计算机体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便；主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算。

第二代（1958～1970年）是晶体管计算机。1948年，美国贝尔实验室发明了晶体管，10年后晶体管取代了计算机中的电子管，诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高。

第三代（1963～1970年）是集成电路计算机。随着半导体技术的发展，1958年夏，美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片，集中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高。

第四代（1971年～日前）是大规模集成电路计算机。随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。

5. 集成电路集成化程度与计算机性能的关系如何理解

简单来说，就是摩尔定律的一部分（当然，这也只是一种期望，而不是真的定理），每过18个月，芯片集成的元器件数量会翻倍，同样性能也会翻倍

6. 集成电路计算机的发展历程

集成电路发展初期最重要的应用领域是计算机技术领域。第三代计算机的发展是建立在集成电路技术基础上的，其硬件的各个组成部分，从微处理器、存储器到输入、输出设备，都是集成电路技术的结晶。
1964年4月7日，IBM公司研制成功世界上第一个采用集成电路的通用计算机IBM 360系统，它兼顾了科学计算和事务处理两方面的应用。IBM 360系列计算机是最早使用集成电路的通用计算机系列，它开创了民用计算机使用集成电路的先例，计算机从此进入了集成电路时代。与第二代计算机（晶体管计算机）相比，它体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。IBM 360成为第三代计算机（集成电路计算机）的里程碑。
此后，集成电路的发展为微型计算机的出现和发展奠定了基础。1971年，Intel公司研制成功世界上第一款微处理器4004，基于微处理器的微型计算机时代从此开始。1975年1月，美国MITS公司推出了首台通用型Altair 8800计算机，它采用了Intel 8080微处理器，是世界上第一台微型计算机。
进入80年代，集成电路设计及加工技术的飞跃发展使得微型计算机机跃上新的台阶。1981年8月12日，IBM正式推出IBM 5150，采用Intel的8088 CPU，主频为4.77MHz， 存储容量为16KB，操作系统为微软的DOS
1.0。IBM将其称为Personal Computer（个人计算机）。不久，“个人计算机”（PC）成为所有个人计算机及微型计算机的代名词。
此后，随着集成电路技术的发展，计算机的体积继续缩小，各方面的性能飞速提高，而价格却不断下跌，计算机走进人们生产生活的各个领域。1993年Intel公司推出了第五代微处理器Pentium（中文名“奔腾”），它的集成度已经达到310万个晶体管，主频已达66MHz，计算机从此进入“奔腾”时代。目前，计算机中CPU的主频已经达数GHz，内存也已达数Gb。可以毫不夸张地说，没有集成电路就没有现在的微型计算机。

7. 集成电路对计算机技术的发展有什么影响

集成电路对计算机技术的发展起决定性的作用。计算机性能的提高、功耗的降低、计算方法的进步，都是集成电路发展的结果。

8. 以集成电路级别而言,计算机系统的三个主要组成部分是什么

可分为系统软件、支援软件和应用软件三层。

计算机系统的内核是硬件系统，是进行信息处理的实际物理装置。最外层是使用计算机的人，即用户。人与硬件系统之间的接口界面是软件系统，它大致可分为系统软件、支援软件和应用软件三层。

硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种外部设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上操作。

存储器用于存储程序、数据和文件，常由快速的内存储器（容量可达数百兆字节，甚至数G字节）和慢速海量外存储器（容量可达数十G或数百G以上）组成。各种输入输出外部设备是人机间的信息转换器，由输入-输出控制系统管理外部设备与主存储器(中央处理器)之间的信息交换。

(8)集成电路与计算机扩展阅读

组成

计算机系统内核是硬件系统，是进行信息处理的实际物理装置。最外层是使用计算机的人，即用户。人与硬件系统之间的接口界面是软件系统，它大致可分为系统软件、支援软件和应用软件三层。

1、硬件

硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种外部设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上操作。

存储器用于存储程序、数据和文件，常由快速的内存储器（容量可达数百兆字节，甚至数G字节）和慢速海量外存储器（容量可达数十G或数百G以上）组成。各种输入输出外部设备是人机间的信息转换器，由输入-输出控制系统管理外部设备与主存储器(中央处理器)之间的信息交换。

2、软件

软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。系统软件由操作系统、实用程序、编译程序等组成。操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设，如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序。

支撑软件有接口软件、工具软件、环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。支撑软件也可认为是系统软件的一部分。应用软件是用户按其需要自行编写的专用程序，它借助系统软件和支援软件来运行，是软件系统的最外层。

9. 集成电路对计算机有什么意义

1958年制成的第一个单块集成电路，只包括一个晶体管，两个电阻和一个“电阻—电容”网络。随着集成电路工艺日趋完善，集成电路所包含的元件数量以每一两年翻一番的速度增长。到20世纪70年代初期，大部分电路元件都以集成电路的形式出现。至今，在指甲那样大(1平方厘米)的芯片上可以集成上百万个电子元件。集成电路从外表看来它们只是一块小小的硅片，因此人们常把它称为芯片。

集成电路的发展还促使计算机的更新换代，它在电子时代举足轻重，就像金属加工业在过去工业革命中所起的作用一样。

1964年4月，最早采用集成电路的通用计算机系列IBM—360问世，标志着计算机进入了集成电路计算机时代。

与晶体管相比，集成电路的体积更小，功率消耗更低，可靠性更高，成批生产的集成电路造价很低。集成电路的这些优点，使它在问世后迅速得到发展。1960年，第一块数字集成电路研制成功，1962年、1963年又先后研制出DTL(二极管—晶体管逻辑)集成电路和TTL(晶体管—晶体管逻辑)集成电路……这些为集成电路计算机的问世创造了条件。

计算机由于采用集成电路，计算速度进一步提高到每秒几十万次到上千万次，内存容量达几百K(1K为1024位)，可靠性也进一步提高，体积大大缩小，价格不断下降。机种多样化，各机种的相互兼容性强，结构实现了积木化，生产达到了系列化。磁芯存贮器被速度更快、价格更低、体积更小、功耗更低的半导体存贮器(大规模集成电路)取代。

由于应用了集成电路，计算机出现了新的发展方向，即计算机小型化。功能虽较少，但可靠、价低的小型机得到很大的发展。小型机的价格只及大型机的几分之一或几十分之一，但功能却与低档通用计算机不相上下，而且维修简便，于是计算机进入了一个空前的高速发展阶段，计算机开始普及到商业管理领域、自动控制行业和一般的科学单位等。

计算机事业出现上述兴旺的局面，都得益于集成电路的发明，而20世纪30年代至40年代印刷电路技术的发展，已经为集成电路的问世作了必要的技术准备。

和人类最亲密的发明

每个人心中都有一位创造大师，不过，这位大师特别爱睡觉，当他醒来的时候，我们就成了发明家。

10. 研究生学集成电路就业能去计算机吗

集成电路设计是最合适的。开发如果还可以理解为制造的话，微电子学也合适。一般回院校集答成电路设计会分布在以下几个专业内：微电子、计算机、软件工程、电子工程、通信工程或者自动化。一般大一点的院校，微电子专业都是有的，可以专门向本科开放。研究生的话可以选集成电路设计专业