然而,速度是处理器之间的根本不同点,同时速度也是我们使用计算机的一大原因。
最大时钟频率(maximumclockspeed),也称为主频,是影响处理器速度的决定性因素之一。时钟频率决定了执行一条指令所需要的时间,处理器的数据位宽也影响处理器的速度。尽管4位处理器可以完成32位数字的加法,但速度是不能与32位处理器相媲美的。然而,令人感到迷惑的是,处理器可寻址存储器的最大空间对处理器速度也是有影响的,首先,可寻址存储器看上去只反映了处理器的某些能力,尤其是在需要大容量存储器的前提下进行数据处理的能力,而与处理器速度无关。但其实,处理器可以利用某些存储器地址去控制其他的介质来存取信息,这样就绕开了存储器容量的限制(比如,假设在特定的存储器地址写入一个字节就在一个纸带上穿一个孔,而从存储器中读出一个字节等于从纸带上读取一个孔一样)。可是这种处理办法会降低整个计算机的速度——这就又回到了速度问题!
当然,这三个数字只能粗略地反映微处理器操作的速度,它们并不能体现出微处理器的内部构造以及机器指令代码的效率和能力。随着处理器变得越来越复杂,以前通过软件完成的任务都可以在处理器上完成,我们将会在后面的章节中看到这方面的例子。
即使所有的计算机具有相同的计算能力,即使它们只能做和图灵设计的早期计算机一样简单的事情,但有一点是无法回避的,那就是处理器的速度最终决定了其用途。比如那些表现比人脑还慢的计算机是毫无用处的,跟进一步来说,如果处理器需要用一分钟来画一帧图像,那么对于现代计算机而言,要想在其屏幕上播放电影也是不可能实现的。
回到20世纪70年代中期,虽然4004有很多局限性,但毕竟只是个开始。到1972年4月,英特尔发布了8008芯片—个时钟频率为200KHz、可寻址空间为16KB的8位微处理器(瞧,用三个数字来总结一个处理器是多么简单的事)。后来在1974年5月,英特尔公司和摩托罗拉公司同时发布了8008微处理器的改进版,正是两款芯片改变了整个世界。
18 从算盘到芯片
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