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英文翻译

微机发展简史中英文文献翻译

摘要：

微型计算机已经成为当代社会不可缺少的工作用品之一，在微型计算机的帮助下，人类能够完成以前难以完成的复杂的运算，加快了科技的发展进程。

本篇讲述了微型计算机的起源以及其发展，包括硬件与软件的发展已经整个微型计算机行业的发展过程。

关键字：

微型计算机；发展进程

1最早时候的计算机

第一台存储程序的计算开始出现于1950前后，它就是1949年夏天在剑桥大学，我们创造的延迟存储自动电子计算机（EDSAC）。

最初实验用的计算机是由像我一样有着广博知识的人构造的。

我们在电子工程方面都有着丰富的经验，并且我们深信这些经验对我们大有裨益。

后来，被证明是正确的，尽管我们也要学习很多新东西。

最重要的是瞬态一定要小心应付，虽然它只会在电视机的荧幕上一起一个无害的闪光，但是在计算机上这将导致一系列的错误。

在电路的设计过程中，我们经常陷入两难的境地。

举例来说，我可以使用真空二级管作为门电路，就像在EDSAC中一样，或者在两个栅格之间用带控制信号的五级管，这被广泛用于其他系统设计，这类的选择一直在持续着直到逻辑门电路开始应用。

在计算机领域工作的人都应该记得TTL，ECL和CMOS，到目前为止，CMOS已经占据了主导地位。

在最初的几年，IEE（电子工程师协会）仍然由动力工程占据主导地位。

为了让IEE认识到无线工程和快速发展的电子工程并行发展是它自己的一项权利，我们不得不面对一些障碍。

由于动力工程师们做事的方式与我们不同，我们也遇到了许多困难。

让人有些愤怒的是，所有的IEE出版的论文都被期望以冗长的早期研究的陈述开头，无非是些在早期阶段由于没有太多经验而遇到的困难之类的陈述。

60年代初，个人英雄时代结束了，计算机真正引起了重视。

世界上的计算机数量已经增加了许多，并且性能比以前更加可靠。

这些我认为归因与高级语言的起步和第一个操作系统的诞生。

分时系统开始起步，并且计算机图形学随之而来。

综上所述，晶体管开始代替真空管。

这个变化对当时的工程师们是个不可回避的挑战。

他们必须忘记他们熟悉的电路重新开始。

只能说他们鼓起勇气接受了挑战，尽管这个转变并不会一帆风顺。

2计算机的发展

2.1小规模集成电路和小型机

很快，在一个硅片上可以放不止一个晶体管，由此集成电路诞生了。

随着时间的推移，一个片子能够容纳的最大数量的晶体管或稍微少些的逻辑门和翻转门集成度达到了一个最大限度。

由此出现了我们所知道7400系列微机。

每个门电路或翻转电路是相互独立的并且有自己的引脚。

他们可通过导线连接在一起，做成一个计算机或其他的东西。

这些芯片为制造一种新的计算机提供了可能。

它被称为小型机。

他比大型机稍逊，但功能强大，并且更能让人负担的起。

一个商业部门或大学有能力拥有一台小型机而不是得到一台大型组织所需昂贵的大型机。

随着微机的开始流行并且功能的完善，世界急切获得它的计算能力但总是由于工业上不能规模供应和它可观的价格而受到挫折。

微机的出现解决了这个局面。

计算消耗的下降并非起源与微机，它本来就应该是那个样子。

这就是我在概要中提到的“通货膨胀”在计算机工业中走上了歧途之说。

随着时间的推移，人们比他们付出的金钱得到的更多。

2.2硬件的研究

我所描述的时代对于从事计算机硬件研究的人们是令人惊奇的时代。

7400系列的用户能够工作在逻辑门和开关级别并且芯片的集成度可靠性比单独晶体管高很多。

大学或各地的研究者，可以充分发挥他们的想象力构造任何微机可以连接的数字设备。

在剑桥大学实验室力，我们构造了CAP，一个有令人惊奇逻辑能力的微机。

7400在70年代中期还不断发展壮大，并且被宽带局域网的先驱组织CambridgeRing所采用。

令牌环设计研究的发表先于以太网。

在这两种系统出现之前，人们大多满足于基于电报交换机的本地局域网。

令牌环网需要高可靠性，由于脉冲在令牌环中传递，他们必须不断的被放大并且再生。

是7400的高可靠性给了我们勇气，使得我们着手CambridgeRing.项目。

2.3更小晶体管的出现

集成度还在不断增加，这是通过缩小原始晶体管以致可以更容易放在一个片子上。

进一步说，物理学的定律占在了制造商的一方。

晶体管变的更快，更简单，更小。

因此，同时导致了更高的集成度和速度。

这有个更明显的优势。

芯片被放在硅片上，称为晶片。

每一个晶片拥有很大数量的独立芯片，他们被同时加工然后分离。

因为缩小以致在每块晶片上有了更多的芯片，所以每块芯片的价格下降了。

单元价格下降对于计算机工业是重要的，因为，如果最新的芯片性能和以前一样但价格更便宜，就没有理由继续提供老产品，至少不应该无限期提供。

对于整个市场只需一种产品。

然而，详细计算各项消耗，随着芯片小到一定程度，为了继续保持产品的优势，移到一个更大的圆晶片上是十分必要的。

尺寸的不断增加使的圆晶片不再是很小的东西了。

最初，圆晶片直径上只有1到2英寸，到2000年已经达到了12英寸。

起初，我不太明白，芯片的缩小导致了一系列的问题，工业上应该在制造更大的圆晶片上遇到更多的问题。

现在，我明白了，单元消耗的减少在工业上和在一个芯片上增加电子晶体管的数量是同等重要的，并且，在风险中增加圆晶片厂的投资被证明是正确的。

集成度被特殊的尺寸所衡量，对于特定的技术，它是用在一块高密度芯片上导线间距离的一半来衡量的。

目前，90纳米的晶片正在被建成。

2.4单片机

芯片每次的缩小，芯片数量将减少；并且芯片间的导线也随之减少。

这导致了整体速度的下降，因为信号在各个芯片间的传输时间变长了。

渐渐地，芯片的收缩到只剩下处理器部分，缓存都被放在了一个单独的片子上。

这使得工作站被建成拥有当代小型机一样的性能，结果搬倒了小型机绝对的基石。

正如我们所知道的，这对于计算机工业和从事计算机事业的人产生了深远的影响

自从上述时代的开始，高密度CMOS硅芯片成为主导。

随着芯片的缩小技术的发展，数百万的晶体管可以放在一个单独的片子上，相应的速度也成比例的增加。

为了得到额外的速度。

处理器设计者开始对新的体系构架进行实验。

一次成功的实验都预言了一种新的编程方式的分支的诞生。

我对此取得的成功感到非常惊奇。

它导致了程序执行速度的增加并且其相应的框架。

同样令人惊奇的是，通过更高级的特性建立一种单片机是有可能的。

例如，为IBMModel91开发的新特性，现在在单片机上也出现了。

Murphy定律仍然在中止的状态。

它不再适用于使用小规模集成芯片设计实验用的计算机，例如7400系列。

想在电路级上做硬件研究的人们没有别的选择除了设计芯片并且找到实现它的办法。

一段时间内，这样是可能的，但是并不容易。

不幸的是，制造芯片的花费有了戏剧性的增长，主要原因是制造芯片过程中电路印刷版制作成本的增加。

因此，为制作芯片技术追加资金变的十分困难，这是当前引起人们关注的原因。

2.5半导体前景规划

对于以上提到的各个方面，在部分国际半导体工业部门的精诚合作下，广泛的研究与开发工作是可行的。

在以前美国反垄断法禁止这种行为。

但是在1980年，该法律发生了很大变化。

预竞争概念被引进了该法律。

各个公司现在可以在预言竞争阶段展开合作，然后在规则允许的情况下继续开发各自的产品。

在半导体工业中，预竞争研究的管理机构是半导体工业协会。

1972年作为美国国内的组织，1998年成为一个世界性的组织。

任何一个研究组织都可加入该协会。

每两年，SIA修订一次ITRS（国际半导体科学规划），并且逐年更新。

1994年在第一卷中引入了“前景规划”一词，该卷由两个报告组成，写于1992年，在1993年提交。

它被认为是该规划的真正开始。

为了推动半导体工业的向前发展，后续的规划提供最好的可利用的工业标准。

它们对于15年内的发展做出了详细的规划。

要达到的目标是每18个月晶体管的集成度增加一倍，同时每块芯片的价格下降一半，即Moore定律。

对于某些方面，前面的道路是清楚的。

在另一方面，制造业的问题是可以预见的并且解决的办法也是可以知道的，尽管不是所有的问题都能够解决。

这样的领域在表格中由蓝色表示，同时没有解决办法的，加以红色。

红色区域往往称为红色砖墙。

规划建立的目标是现实的，同时也是充满挑战的。

半导体工业整体上的进步于该规划密不可分。

这是个令人惊讶的成就，它可以说是合作和竞争共同的价值。

值得注意的是，促进半导体工业向前发展的主要的战略决策是相对开放的预竞争机制，而不是闭关锁国。

这也包括大规模圆晶片取得进展的原因。

1995年前，我开始感觉到，如果达到了不可能使得晶体管体积更小的临界点时，将发生什么。

怀着这样的疑惑，我访问了位于华盛顿的ARPA（美国国防部）指挥总部，在那，我看到1994年规划的复本。

我恍然大悟，当圆晶片尺寸在2007年达到100纳米时，将出现严重的问题，在2010年达到70纳米时也如此。

在随后的2004年的规划中，当圆晶片尺寸达到100纳米时，也做了相应的规划。

不久半导体工业将发展到那一步。

从1994年的规划中我引用了以上的信息，还有就是一篇提交到IEE的题目为CMOS终结点的论文和在1996年２月８号的Computing上讨论的一些题目。

我现在的想法是，最终的结果是表示一个存在可用的电子数目从数千减少到数百。

在这样的情况下，统计波动将成为问题。

最后，电路或者不再工作，或者达到了速度的极限。

事实上，物理限制将开始让他们感觉到不能突破电子最终的不足，原因是芯片上绝缘层越来越薄，以致量子理论中隧道效应引起了麻烦，导致了渗漏。

相对基础物理学，芯片制造者面对的问题要多出许多，尤其是电路印刷术遇到的困难。

2001年更新2002年出版的规划中，陈述了这样一种情况，照目前的发展速度，如果在2005年前在关键技术领域没有取得大的突破的话，半导体业将停止不前。

这是对“红色砖墙”最准确的描述。

到目前为止是SIA遇到的最麻烦的问题。

2003年的规划书强调了这一点，通过在许多地方加上了红色，指示在这些领域仍存在人们没有解决的制造方法问题。

到目前为止，可以很满意的报道，所遇到的问题到及时找到了解决之道。

规划书是个非凡的文档，并且它坦白了以上提到的问题，并表示出了无限的信心。

主要的见解反映出了这种信心并且有一个大致的期望，通过某种方式，圆晶体将变的更小，也许到45纳米或更小。

然而，花费将以很大的速率增长。

也许将成为半导体停滞不前的最终原因。

对于逐步增加的花费直到不能满足，这个精确的工业上达到一致意见的平衡点，依赖于经济的整体形势和半导体工业自身的财政状况。

最高级芯片的绝缘层厚度仅有５个原子的大小。

除了找到更好的绝缘材料外，我们将寸步难行。

对于此，我们没有任何办法。

我们也不得不面对芯片的布线问题，线越来越细小了。

还有散热问题和原子迁移问题。

这些问题是相当基础性的。

如果我们不能制作导线和绝缘层，我们就不能制造一台计算机。

不论在CMOS加工工艺上和半导体材料上取得多么大的进步。

更别指望有什么新的工艺或材料可以使得半导体集成度每18个月翻一番的美好时光了。

我在上文中说到，圆晶体继续缩小直到45纳米或更小是个大致的期望。

在我的头脑中，从某点上来说，我们所知道的继续缩小CMOS是不可行的，但工业上需要超越它。

2001年以来，规划书中有一部分陈述了非传统形式CMOS的新兴研究设备。

一些精力旺盛的人和一些投机者的探索无疑给了我们一些有益的途径，并且规划书明确分辨出了这些进步，在那些我们曾经使用的传统CMOS方面。

2.6内存技术的进步

非传统的CMOS变革了存储器技术。

直到现在，我们仍然依靠DRAM作为主要的存储体。

不幸的是，随着芯片的缩小，只有芯片外围速度上的增长——处理器芯片和它相关的缓存速度每两年增加一倍。

这就是存储器代沟并且是人们焦虑的根源。

存储技术的一个可能突破是，使用一种非传统的CMOS管，在计算机整体性能上将导致一个很大的进步，将解决大存储器的需求，即缓存不能解决的问题。

也许这个，而不是外围电路达到基本处理器的速度将成为非传统CMOS.的最终角色。

2.7电子的不足

尽管目前为止，电子每表现出明显的不足，然而从长远看来，它最终会不能满足要求。

也许这是我们开发非传统CMOS管的原因。

在Cavendish实验室里，HaroonAmed已经作了很多有意义的工作，他们想通过一个单独电子或多或少的表现出0和1的区别。

然而对于构造实用的计算机设备只取得了一点点进展。

也许由于偶然的好运气，数十年后一台基于一个单独电子的计算机也许是可以实现的。

附：

英文原文

ProgressinComputers

PrestigeLecturedeliveredtoIEE,Cambridge,on5February2004

MauriceWilkes

ComputerLaboratory

UniversityofCambridge

Thefirststoredprogramcomputersbegantoworkaround1950.TheonewebuiltinCambridge,theEDSACwasfirstusedinthesummerof1949.

Theseearlyexperimentalcomputerswerebuiltbypeoplelikemyselfwithvaryingbackgrounds.Weallhadextensiveexperienceinelectronicengineeringandwereconfidentthatthatexperiencewouldstandusingoodstead.Thisprovedtrue,althoughwehadsomenewthingstolearn.Themostimportantofthesewasthattransientsmustbetreatedcorrectly;whatwouldcauseaharmlessflashonthescreenofatelevisionsetcouldleadtoaseriouserrorinacomputer.

Asfarascomputingcircuitswereconcerned,wefoundourselveswithanembarassderichess.Forexample,wecouldusevacuumtubediodesforgatesaswedidintheEDSACorpentodeswithcontrolsignalsonbothgrids,asystemwidelyusedelsewhere.Thissortofchoicepersistedandthetermfamiliesoflogiccameintouse.ThosewhohaveworkedinthecomputerfieldwillrememberTTL,ECLandCMOS.Ofthese,CMOShasnowbecomedominant.

Inthoseearlyyears,theIEEwasstilldominatedbypowerengineeringandwehadtofightanumberofmajorbattlesinordertogetradioengineeringalongwiththerapidlydevelopingsubjectofelectronics.dubbedintheIEElightcurrentelectricalengineering.properlyrecognisedasanactivityinitsownright.Irememberthatwehadsomedifficultyinorganisingaconferencebecausethepowerengineers’waysofdoingthingswerenotourways.AminorsourceofirritationwasthatallIEEpublishedpaperswereexpectedtostartwithalengthystatementofearlierpractice,somethingdifficulttodowhentherewasnoearlierpractice

Consolidationinthe1960s

Bythelate50sorearly1960s,theheroicpioneeringstagewasoverandthecomputerfieldwasstartingupinrealearnest.Thenumberofcomputersintheworldhadincreasedandtheyweremuchmorereliablethantheveryearlyones.Tothoseyearswecanascribethefirststepsinhighlevellanguagesandthefirstoperatingsystems.Experimentaltime-sharingwasbeginning,andultimatelycomputergraphicswastocomealong.

Aboveall,transistorsbegantoreplacevacuumtubes.Thischangepresentedaformidablechallengetotheengineersoftheday.Theyhadtoforgetwhattheyknewaboutcircuitsandstartagain.Itcanonlybesaidthattheymeasuredupsuperblywelltothechallengeandthatthechangecouldnothavegonemoresmoothly.

Soonitwasfoundpossibletoputmorethanonetransistoronthesamebitofsilicon,andthiswasthebeginningofintegratedcircuits.Astimewenton,asufficientlevelofintegrationwasreachedforonechiptoaccommodateenoughtransistorsforasmallnumberofgatesorflipflops.Thisledtoarangeofchipsknownasthe7400series.Thegatesandflipflopswereindependentofoneanotherandeachhaditsownpins.Theycouldbeconnectedbyoff-chipwiringtomakeacomputeroranythingelse.

Thesechipsmadeanewkindofcomputerpossible.Itwascalledaminicomputer.Itwassomethinglessthatamainframe,butstillverypowerful,andmuchmoreaffordable.Insteadofhavingoneexpensivemainframeforthewholeorganisation,abusinessorauniversitywasabletohaveaminicomputerforeachmajordepartment.

Beforelongminicomputersbegantospreadandbecomemorepowerful.Theworldwashungryforcomputingpowerandithadbeenveryfrustratingforindustrynottobeabletosupplyitonthescalerequiredandatareasonablecost.Minicomputerstransformedthesituation.

Thefallinthecostofcomputingdidnotstartwiththeminicomputer;ithadalwaysbeenthatway.ThiswaswhatImeantwhenIreferredinmyabstracttoinflationinthecomputerindustry‘goingtheotherway’.Astimegoesonpeoplegetmorefortheirmoney,notless.

ResearchinComputerHardware.

ThetimethatIamdescribingwasawonderfuloneforresearchincomputerhardware.Theuserofthe7400seriescouldworkatthegateandflip-floplevelandyettheoveralllevelofintegrationwassufficienttogiveadegreeofreliabilityfarabovethatofdiscreettransistors.Theresearcher,inauniversityorelsewhere,couldbuildanydigitaldevicethatafertileimaginationcouldconjureup.IntheComputerLaboratorywebuilttheCambridgeCAP,afull-scaleminicomputerwithfancycapabilitylogic.

The7400serieswasstillgoingstronginthemid1970sandwasusedfortheCambridgeRing,apioneeringwide-bandlocalareanetwork.PublicationofthedesignstudyfortheRingcamejustbeforetheannouncemento