第1章_2 微型计算机发展

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.3,计算机的基本结构及其整机工作原理,一、,计算机的基本结构,_,计算机的五大部分,：,运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。,内存储器,系统总线,接 口,接 口,大容量,外存储器,接 口,输入设备,输出设备,控制器,运算器,中央处理器,(,微处理器,)CPU(MPU),2,、,微处理器（,Microprocessor,）,运算器和控制器集成在一块集成电路芯片上。,1,、,CPU,（,Central Processing Unit,）,运算器和控制器，称为中央处理器。,二、计算机的整机工作原理,1.,运算器,的结构和功能,包括算术逻辑部件,(Arithmetic Logic Unit,，,ALU),累加器,(Accumulator,，,AL),操作数暂存器及标志寄存器,(Flags),。,在控制器的控制下直接运算的部件，如算术运算（加、减、乘、除）、逻辑运算（与、或、非、异或）。,2.,控制器,的结构和功能,指令指针,IP(Instruction,Pointer),指令寄存器,IR(Instruction,Register),指令译码器,ID(Instruction,Decode),内存地址寄存器,MAR(Memory,Address Register),定时与控制部件,TC(Timing,and Control),二、计算机的整机工作原理,2.,控制器,的结构和功能,计算机将程序中的指令按解题顺序预先存放在内存中。执行程序时把这些指令自动按顺序逐条取出并执行。,指令指针,IP,在程序开始执行时，赋程序的起始地址。然后，,IP,便自动加指向下一个指令字节地址，保证指令的顺序执行。,控制器完成一条指令的全过程需要三个步骤：,取指令,，取出当前要执行的指令。,分析指令,，分析确定计算机应进行什么操作。,执行指令,，发系列控制信号，指挥有关部分完成操作。,由此可见，控制器的工作过程就是取指令、分析指令和执行指令的过程。周而复始地重复这一过程，就构成了执行指令序列,(,程序,),的自动控制过程。,1000:0100,B86400,MOV AX,0064H,1000:0103,050001,ADD AX,0100H,1000:0106,A30020,MOV 2000H,AX,指令执行过程,1.4,计算机、微处理器发展简况,第一代：电子管计算机,第一台计算机,ENIAC,，,1946,年在美国问世。,150,吨、,150KW,、二层楼高。,计算机得益于微电子技术的发展，一般分四个价段。,第二代：晶体管计算机。,第三代：中小规模集成电路计算机,第四代：大规模集成电路计算机,微型计算机是第,四,代计算机，,随集成电路工艺和计算机技术的发展而发展。,计算机、微处理器发展简况,微处理器的发展,71,年,10,月，,Intel 4004,（,4,位微处理器）仅用于计算器样品研制，改进型为,4040,72,年,3,月，,Intel 8008,。集成,3500,晶体管，,10m,光刻技术。,16K,寻址空间，主频,200K,第一代，,1971,年开始,。,4,位和低档,8,位,微处理器的时期，其典型产品有：,74,年,3,月,Motorola,：,MC6800,；,MC6502,75,、,76,年,Zilog,：,Z80,；,第二代，,1973,年开始,。,8,位,微处理器时期，典型产品有：,73,年，,Intel,：,Intel 8080,主频：,2M,，寻址,64K,，首个个人微机,Altair8800(,牛郎星）其,BASIC,语言由比尔,盖茨开发。,Intel 8085,集成度为,5400,管子片，,6m,光刻技术。,第三代，,1978,年开始,。,16,位,微处理器时期，其典型产品有：,78,年,6,月发布,Intel 8086 79,年发布,Intel 8088,、,20,位地址线、,1M,地址空间。,81,年,8,月首个,16,位机,IBM PC5150,，,8088CPU,，,16K,内存、,160K5.25,软驱、,11.5,英寸单显。价格,3045,美元。,79,年，,Zilog,：,Z8000,Motorola,：,MC68000,82,年，,Intel 80286,集成度为,68000,管子片，,3m,光刻技术。,数学协处理器,80287,80287,80386,第四代，,1981,年开始,，,32,位,微处理器时期，其典型产品有：,83,年,Zilog,:Z80000,84,年,Motorola:MC68020,85,年,Intel:Intel 80386,，,集成度,27.5,万管子片，,1.2m,光刻技术。,80386,后出现了许多高性能的,32,位微处理器。,数学协处理器,80387,80387,89,年,Intel,公司,Intel80486,，,89,年,Motorola,公司,MC68030,，,MC68040,集成度都已超过,100,万管子片，主振频率达,25,120MHz,。,93,年,Intel Pentium,集成度都已超过,100,万管子片，主振频率达,200MHz,。,PC,机的主流芯片,Intel 80X86,系列,95,年，,Pentium Pro,（高能奔腾）集成度达,550,万片，同片,L2Cache256KB,。,97,年初，,Pentium MMX,（多能奔腾、简称,MMX,）。,97,年,5,月，,Pentium II,（,PII,）,MMX,指令集的,Pentium Pro,，,Slot1,接口。,片上同频,32K L1 Cache,，板上,1/2,主频,512K L2 Cache,，兼容,MMX,，外频,100M,。,99,年,3,月，,Pentium III,，片上同频,32K L1 Cache,和,512K L2 Cache,，兼容,MMX,，新增,70,条指令,SSE,（,Streaming SIMD Extensions,），其外频为,100M,，并向,133MHz,外频发展。,Old Celeron,Celeron,2000,年，,Pentium IV,（奔腾,IV,，,P4,）主时钟达,2000MHz,2002,年，,P4,主时钟已达,2800MHz,。,2003,年，,3.06GHz,的,P4,，采用了超线程（,HT,）技术,在一颗物理核心中整合了两颗逻辑核心，大大提高了处理器的效率,。,在高负载的多任务应用中能显出其高效能。,不久即推出,64,位机，进入一个新的微处理机的发展时代。,首款支持超线程处理器：,Pentium 4 3.06GHz,64,位机,，进入一个新的微处理机的发展时代。,Itanium(,安腾,),Intel,的第一款,64,位处理器,0.09,微米光刻工艺，三级缓存，其中一级缓存与二级缓存都是装载于核心内部，容量分别为,32KB,与,96KB,。三级缓存容量达到了,2MB,或,4MB,。,64,位机,，进入一个新的微处理机的发展时代。,Hammer 3400+,AMD,第一款,64,位处理器,0.13,微米或,90,纳米光刻工艺,工作频率为,2.2GHZ,，集成,1MB L2 CACHE,，,Socket754,封装,双核,，进入一个新的微处理机的发展时代。,Intel,酷睿,2,双核,E7400,45,纳米光刻工艺,工作频率为,2.83GHZ,接口类型,:,LGA 775,一级数据缓存,64KB,一级指令缓存,64KB,二级缓存容量,3072KB,微型计算机的分类,按组装形式和系统规模划分，常见的微型计算机有,单片机,、,单板机,和,个人计算机,。,个人计算机：,（,Personal Computer,）由微处理器芯片装成的、便于搬动而且不需要维护的计算机系统。,第一台个人计算机，,1977,年推出的,Apple II,；,1981,年,IBM,推出的,IBM,PC,（,8086,）；,1984,年继续推出增强型的,IBM,PC,AT,机（,80286,）。,单片机：,“微控制器”（,Micro controller,）或“嵌入式计算机”（,Embedded Computer,）。将,CPU,、,RAM,、,ROM,、,I,O,接口、模拟数字（,A,D,）和数字模拟（,D,A,）转换器集成在一个芯片上的计算机。,常用的单片机：,Intel MCS,51,系列（,8031,、,8051,、,8751,）,Intel MCS96,系列（,8096,、,8796,、,8098,）,单板机：,将,CPU,、,RAM,、,I,0,接口、模拟数字（,A,D,）和数字模拟（,D,A,）转换器以及监控,RO,程序等安装在一块印刷电路板上的计算机系统。,Intel 8086,为,CPU,的,TP,86,，,Z80 CPU,的,TP801,等等，广泛应用于生产过程的实时控制及教学实验。,课后作业：,P37 15,、,17,