微機(jī)發(fā)展史概論課件

27十月20221微機(jī)發(fā)展史概論22十月20221微機(jī)發(fā)展史概論課前的話——計(jì)算機(jī)系列課程之間的聯(lián)系

計(jì)算機(jī)概論與上機(jī)操作（對21世紀(jì)公民要求）

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程序設(shè)計(jì)與算法語言（BASICFORTRANPASCALC等，怎樣使用計(jì)算機(jī)）

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計(jì)算機(jī)組成原理（所有計(jì)算機(jī)的共性）

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微機(jī)原理及應(yīng)用（特定機(jī)型介紹，單片機(jī)或8086PC機(jī)，怎樣應(yīng)用計(jì)算機(jī)）

控制之路

數(shù)據(jù)處理之路

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匯編語言程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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單片機(jī)技術(shù)/微機(jī)接口

操作系統(tǒng)

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數(shù)據(jù)庫理論

軟件技術(shù)基礎(chǔ)

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

軟件工程

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應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

＋＋2課前的話——計(jì)算機(jī)系列課程之間的聯(lián)系計(jì)算機(jī)概論與上機(jī)操作（課程目標(biāo)微機(jī)原理與接口技術(shù)是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識和匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程：微型計(jì)算機(jī)（Intel808616位機(jī)）的基本原理(部件及之間的關(guān)系、工作原理與邏輯實(shí)現(xiàn))匯編語言程序設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力，提高利用微機(jī)解決實(shí)際問題的能力。

3課程目標(biāo)微機(jī)原理與接口技術(shù)是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識和匯編語言教材及參考資料教材:周荷琴、吳秀清。微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第4版）。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008高建生等。計(jì)算機(jī)組成原理。華中科技大學(xué)出版社，2004錢曉捷等。微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999王元珍、韓宗芬。IBM-PC宏匯編語言程序設(shè)計(jì)，第二版。華中理工大學(xué)出版社，19964教材及參考資料教材:周荷琴、吳秀清。微型計(jì)算機(jī)原理與接口技課程要求及說明閉卷考試考試重點(diǎn)（知識點(diǎn)）在課堂和作業(yè)中體現(xiàn)（聽課記筆記、作業(yè)要認(rèn)真）上機(jī)很重要，是掌握匯編語言的關(guān)鍵課件可下載：Email:zq_teach@Password:public補(bǔ)考靠不?。。。?課程要求及說明閉卷考試補(bǔ)考靠不?。。?！5第1章緒論第1章緒論本章主要內(nèi)容1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.3計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式7本章主要內(nèi)容1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況71.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史2.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況81.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史81.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史最古老的計(jì)算工具——算籌最古老的計(jì)算器——算盤1500年達(dá)芬奇手稿——機(jī)械式計(jì)算機(jī)PASCAL(1623)加法機(jī),人類歷史上第一臺機(jī)械式計(jì)算機(jī)

1673年G.Leibnitz乘法機(jī)器,同時(shí)還提出了“可以用機(jī)械代替人進(jìn)行繁瑣重復(fù)的計(jì)算工作”的偉大思想。

1821年Babbage差分機(jī)1888年赫爾曼·霍勒斯制表機(jī),用電氣控制技術(shù)取代了純機(jī)械裝置

1938年朱斯的Z系列計(jì)算機(jī)1943年英國“巨人”計(jì)算機(jī)1944年艾肯的MARK-I,是世界上最早的通用型自動機(jī)電式計(jì)算機(jī)之一

91.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史最古老的計(jì)算工具最古老的計(jì)算器15001.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史類型時(shí)期主要器件重要特征第一代1946-1958電子管水銀延遲線；速度低，體積大，價(jià)格昂貴，可靠性差；機(jī)器語言，匯編語言，用于科學(xué)計(jì)算(定點(diǎn)運(yùn)算)第二代1958-1964晶體管磁芯；速度提高，體積縮小，可靠性提高；算法語言，操作系統(tǒng)，從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理(浮點(diǎn)運(yùn)算)，F(xiàn)ORTRAN、ALGOL-60、COBOL

第三代1964-1971中、小規(guī)模集成電路半導(dǎo)體；體積小，可靠性大大提高，速度達(dá)幾MIPS，機(jī)種多樣化，“小型計(jì)算機(jī)”出現(xiàn)，軟件技術(shù)和外設(shè)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大第四代1971-中、大及超大規(guī)模集成電路速度提高至GIPS乃至TIPS水平，多機(jī)并行處理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展?！拔⑿陀?jì)算機(jī)”出現(xiàn)101.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史類型時(shí)期主要器件重要特

各時(shí)代代表機(jī)型時(shí)代機(jī)型產(chǎn)地第一代ENIAC1946十進(jìn)制EDVAC1949二進(jìn)制和“存儲程序”103（M-3）1957~59美.賓州大學(xué)英.劍橋大學(xué)中科院計(jì)算所第二代TRADIC1954IBM70901958DJS-21,108,X-2,441B美國貝爾實(shí)驗(yàn)室IBM中國第三代IBM360/370系列CDC6000/7600,STAR-100,CRAY-1NOVA,PDP-11DJS-130/200IBMCDC美中國第四代微型機(jī)APPLE,IBM-PCVAX系列長城0520,…………….APPLE，IBMDEC中國11各世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)－電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)，由美國賓夕法尼亞大學(xué)于1946年研制成功并投入使用。宣告人類進(jìn)入電子計(jì)算機(jī)時(shí)代

12世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)－電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)宣告人類進(jìn)入電18000多個(gè)電子管1500個(gè)繼電器10000支電容和7000個(gè)電阻重30噸占地170平方米耗電150千瓦運(yùn)算速度5萬次/秒當(dāng)時(shí)價(jià)值48萬美元1318000多個(gè)電子管131414ENIAC存在的問題：十進(jìn)制計(jì)算機(jī)每一位數(shù)由一圈共10個(gè)真空管表示通過開關(guān)和插拔電纜進(jìn)行手動編程輸入程序和數(shù)據(jù)可能需要半天時(shí)間能否將程序和數(shù)據(jù)存在存儲器中？EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)出現(xiàn)15ENIAC存在的問題：十進(jìn)制計(jì)算機(jī)15現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾伊曼在ENIAC尚未問世時(shí)注意到其弱點(diǎn)，并提出一個(gè)新機(jī)型EDVAC的設(shè)計(jì)方案，其中提到了兩個(gè)設(shè)想：采用二進(jìn)制和“存儲程序”。這兩個(gè)設(shè)想對于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)至關(guān)重要，也使馮·諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，馮·諾伊曼機(jī)體系延續(xù)至今。16現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮第二代電子計(jì)算機(jī)——IBM7090美國IBM公司于1959年生產(chǎn)的IBM7090型采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)。它的體積減小了，運(yùn)算速度卻更快。

17第二代電子計(jì)算機(jī)——IBM7090美國IBM公司于1959第三代電子計(jì)算機(jī)——IBMS/360S/360極強(qiáng)的通用性適用于各方面的用戶，它具有“360度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。開發(fā)S/360被稱為“世紀(jì)豪賭”，IBM為此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制造原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”的20億美元。計(jì)算兼容性18第三代電子計(jì)算機(jī)——IBMS/360S/360極強(qiáng)的通用第四代計(jì)算機(jī)從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)，它們都采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。隨著技術(shù)的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)開始分化成通用大型機(jī)、巨型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)、單片機(jī)。微型計(jì)算機(jī)特征：體積小、重量輕、功耗小、可靠性強(qiáng)、價(jià)格便宜、使用方便、軟件豐富微型計(jì)算機(jī)的核心是：微處理器（CPU）19第四代計(jì)算機(jī)從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)1.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況第一代（1971-1973年）：4位和低檔8位微處理器時(shí)代第二代（1973-1978年）：中高檔8位微處理器時(shí)代第三代（1978-1980年）：16位微處理器時(shí)代第四代（1983-1993年）：32位微處理器時(shí)期第五代（1993-1996年）：Pentium微處理器的時(shí)代第六代（1997至今）：加強(qiáng)型Pentium時(shí)代

第七代：64位CPU時(shí)代201.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況第一代（1971-1973年）：第一代（1971-1973年）：4位和低檔8位微處理器時(shí)代典型產(chǎn)品有Intel4004(1971年、4位)和Intel8008（1972年、8位）。特點(diǎn):

1.字長：4位或8位2.時(shí)鐘頻率：1MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：15~20μs

4.集成度：2000管/片21第一代（1971-1973年）：4位和低檔8位微處理器時(shí)代典

Intel4004、8008第一代微處理器1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位芯片Intel4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器）特點(diǎn)：指令系統(tǒng)較簡單、運(yùn)算功能較差，價(jià)格低廉應(yīng)用：面向計(jì)算器、二次儀表和家電22Intel4004、8008第一代微處理器1974004

4004包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。

2340044004包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×480081972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。

2480081972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器In第二代（1973－1978年）：中高檔8位微處理器時(shí)代Intel8080,Motorola公司的M6800，Zilog公司的Z80，Intel公司的8085，Rockwell與MOSTechnology的6502等。特點(diǎn):

1.字長：8位2.時(shí)鐘頻率：2～4MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：1～2μs

4.集成度：5000～10000管/片25第二代（1973－1978年）：中高檔8位微處理器時(shí)代IntIntel80801973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS。特點(diǎn)：指令系統(tǒng)較完善、運(yùn)算速度提高一個(gè)數(shù)量級，尋址能力增強(qiáng)應(yīng)用：面向智能儀表、家電、工業(yè)控制26Intel80801973年8月，霍夫等人研第三代（1978-1980年）：16位微處理器時(shí)代Intel公司的8086/8088、Motorola公司的M68000和Zilog公司的Z8000特點(diǎn):1.字長：16位

2.時(shí)鐘頻率：5～40MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：0.5μs4.集成度：20000～60000管/片27第三代（1978-1980年）：16位微處理器時(shí)代IntelIntel

80861978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微處理器，標(biāo)志著第三代微處理器問世。它采用16位寄存器、16位數(shù)據(jù)總線和29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，售價(jià)360美元。特點(diǎn)：指令系統(tǒng)豐富，采用多級中斷，多種尋址方式，段式存儲，系統(tǒng)軟件應(yīng)用：工業(yè)控制

28Intel80861978年6月，Intel推出4.77MZ80微處理器

Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。29Z80微處理器Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理第四代（1983-1993年）：32位微處理器時(shí)期1983年Zilog公司推出Z8000微處理器1984年Motorola公司推出MC68020微處理器1985年，Intel公司推出能進(jìn)行多任務(wù)處理的32位微處理器803861989年，Intel公司推出80486，同期有Motorola公司的M68040特點(diǎn):1.字長：32位

2.時(shí)鐘頻率：10～120MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：0.2μs

4.集成度：幾十萬～上百萬管/片30第四代（1983-1993年）：32位微處理器時(shí)期1983年第五代（1993～1996）：Pentium微處理器的時(shí)代1993年3月，Intel公司的奔騰（Pentium）時(shí)鐘頻率：60/66MHz運(yùn)行速度：100MIPS集成度：310萬管/片1995年2月，Intel公司的PentiumPro時(shí)鐘頻率：166MHz以上集成度：550萬管/片1996年Intel公司的PentiumMMX(多能奔騰)31第五代（1993～1996）：Pentium微處理器的時(shí)代1

第六代（1997至今）：加強(qiáng)型Pentium時(shí)代1997年到1999年，Intel公司的PentiumⅡ、PentiumⅢ、AMD公司的AMD-K7，這些芯片的集成度高達(dá)750萬管/片，時(shí)鐘頻率達(dá)到750MHz。2001年底，PentiumⅣ主頻高達(dá)2GHz，具有4200萬只晶體管，主流高端32位CPU市場的佼佼者。AMD公司的AthlonCPU，1.33GHz主頻及2GHz主頻。32第六代（1997至今）：加強(qiáng)型Pentium時(shí)代1997年到第七代：64位CPU時(shí)代2001年5月，Intel公司正式推出了第一種64位微處理器Itanium。Itanium由英特爾和惠普聯(lián)合開發(fā)，主要用于工作站和服務(wù)器機(jī)型，內(nèi)置2～4MB的3級緩存、工作頻率為800MHz及722MHz的產(chǎn)品，價(jià)格為1177美元至4427美元。AMD公司的AMD-K833第七代：64位CPU時(shí)代2001年5月，Intel公司正式推當(dāng)前CPU發(fā)展方向64位，多核雙核2005年：IntelCore處理器2006年：IntelCore2/賽揚(yáng)Duo處理器4核2007年：Intel四核心服務(wù)器用處理器IntelExtremeX6800、corei5。AMD羿龍IIX48106核INTELi7980X6核2006年7月14日,Intel正式發(fā)布核心代號為Conroe的Core2系列處理器。Core微架構(gòu)擁有雙核心、64bit指令集、4thread超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和亂序執(zhí)行機(jī)制等技術(shù)，使用65/45nm制造工藝生產(chǎn)，支持36bit的物理尋址和48bit的虛擬內(nèi)存尋址，支持包括SSE4在內(nèi)的Intel所有擴(kuò)展指令集。Core微架構(gòu)的每個(gè)內(nèi)核擁有32KB的一級指令緩存、32KB的雙端口一級數(shù)據(jù)緩存，2個(gè)內(nèi)核共同擁有4MB或2MB的共享式二級緩存。34當(dāng)前CPU發(fā)展方向64位，多核2006年7月14日,Inte計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異

從計(jì)算機(jī)的規(guī)模，運(yùn)算速度上看:巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī)從CPU的發(fā)展來看:4004－>8008->8086->8088->80186->80286->80386->80486-586->pentium->PII->PIII->P4->…35計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異從計(jì)算機(jī)的規(guī)模，運(yùn)算速度上看:從CPU的第一臺微型計(jì)算機(jī)：Altair88001975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計(jì)算機(jī)Altair定位在青年電腦迷市場PaulAllen和BillGates在三周內(nèi)為Altair開發(fā)出BASIC語言，MITS成為兩個(gè)未來富翁的第一個(gè)客戶

36第一臺微型計(jì)算機(jī)：Altair88001975年4月，MApple1976年3月，SteveWozniak和SteveJobs開發(fā)出微型計(jì)算機(jī)AppleI，4月1日愚人節(jié)這天，兩個(gè)Steve成立了Apple計(jì)算機(jī)公司。AppleII是第一個(gè)帶有彩色圖形的個(gè)人計(jì)算機(jī)，售價(jià)為1300美元。AppleII及其系列改進(jìn)機(jī)型風(fēng)靡一時(shí)，這使Apple成為微型機(jī)時(shí)代最成功的計(jì)算機(jī)公司。

37Apple1976年3月，SteveWozniak和Ste1981-PC元年早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的13人小組秘密來到佛羅里達(dá)州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開始開發(fā)后來被稱為IBMPC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺IBMPC誕生，這個(gè)開創(chuàng)計(jì)算機(jī)歷史新篇章的時(shí)刻。第一臺IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel8088操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOSIBM將其命名為“個(gè)人電腦（PersonalComputer）381981-PC元年早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展1953年開始研究，1958年研究出第一臺計(jì)算機(jī)，103型通用計(jì)算機(jī)50年來相繼研究出了第二代，第三代計(jì)算機(jī)。80年代研究出了每秒１億次的巨型機(jī)，銀河I,II,其他如曙光天演(清華BBS,學(xué)校高性能計(jì)算中心)。1985年6月，中國第一臺自行研制的微機(jī)長城0520研制成功，其廣告詞是：“一臺我們自己制造的能夠處理中文的電腦”。在高性能計(jì)算，并行計(jì)算上已緊跟國際先進(jìn)水平，但計(jì)算機(jī)的核心部件CPU技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。中科院研究開發(fā)的龍芯／GODSON39我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展1953年開始研究，1958年研究出第一龍芯40龍芯40計(jì)算機(jī)發(fā)展的理論基礎(chǔ)和規(guī)律1、邏輯代數(shù)：邏輯代數(shù)系統(tǒng)采用二進(jìn)制，是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)和邏輯基礎(chǔ)。2、圖靈機(jī)：英國數(shù)學(xué)家圖靈通過數(shù)學(xué)證明得出理論上存在“通用圖林機(jī)”，為可計(jì)算性的概念提供了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義?，F(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型3、馮.諾依曼計(jì)算機(jī)原理：二進(jìn)制存儲程序并按地址順序執(zhí)行(程序控制）4、Moore定律：微處理器內(nèi)晶體管數(shù)每18個(gè)月翻一番5、Bell定律：如果保持計(jì)算能力不變，微處理器價(jià)格每18個(gè)月減少一半6、Gilder定律：未來25年（1996年預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每6個(gè)月增加一倍7、Metcalfe定律：

網(wǎng)絡(luò)價(jià)值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比8、半導(dǎo)體存儲器發(fā)展規(guī)律：DRAM密度每年增加60%，每三年翻四倍9、硬盤存儲技術(shù)發(fā)展規(guī)律：

硬盤的密度每年增加約一倍41計(jì)算機(jī)發(fā)展的理論基礎(chǔ)和規(guī)律1、邏輯代數(shù)：邏輯代數(shù)系統(tǒng)采用二進(jìn)計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢總趨勢：速度越來越快，體積越來越小，成本越來越低，功耗越來越低微型計(jì)算機(jī)已邁入64位的新時(shí)代精減指令計(jì)算機(jī)（RISC）正在逐步取代復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)（CISC）多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)正在推廣使用大規(guī)模并行處理系統(tǒng)（MPP）的處理速度已達(dá)到TFLOPS（每秒1012條浮點(diǎn)指令,萬億）級超立方體計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)等高性能計(jì)算機(jī)正在加緊研究、試制之中。 隨著電子器件速度極限的逼近．人們又開始了全新時(shí)代計(jì)算機(jī)的研究……42計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢總趨勢：速度越來越快，體積越來越小，微型計(jì)算二十一世紀(jì)的計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī)：光能夠像電一樣傳送信息，其抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速度快，并且光學(xué)器件的能耗非常低。尤為重要的是，光的獨(dú)立性使得大規(guī)模的并行計(jì)算成為可能。生物計(jì)算機(jī)：生物系統(tǒng)的信息處理過程是基于分子的計(jì)算與通訊過程，生物計(jì)算不是按照傳統(tǒng)的確定算法來解決問題，而是通過競爭優(yōu)化的方式來求解問題。生物計(jì)算的主要形式是學(xué)習(xí)和記憶。生物系統(tǒng)在解決復(fù)雜圖形和多重模式判定方面有獨(dú)特的優(yōu)勢。量子計(jì)算機(jī)：量子計(jì)算的概念遠(yuǎn)比光子計(jì)算和生物計(jì)算出現(xiàn)得晚，但卻具有更大的革命潛力。信息存儲器目前，在室溫下能夠制造出單電子內(nèi)存，在大約7平方納米大小的位元上，每一平方納米就能存儲250GB的信息。43二十一世紀(jì)的計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī)：43第一章緒論主要內(nèi)容1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.3計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式44第一章緒論主要內(nèi)容1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況441.微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)主機(jī)外圍設(shè)備CPU運(yùn)算器控制器存儲器輸入設(shè)備－接口輸出設(shè)備－接口系統(tǒng)總線微型計(jì)算機(jī)組成框圖451.微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)主機(jī)外圍設(shè)備CPU運(yùn)算器控制器存儲器馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)存儲程序計(jì)算機(jī)—又稱為馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)以運(yùn)算器為核心、以存儲程序原理為基礎(chǔ)；將計(jì)算過程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，即程序是由多條有邏輯關(guān)系的指令組成，指令的長度不等（一般為1～4字節(jié)）；數(shù)據(jù)和程序均以二進(jìn)制代碼的形式不加區(qū)別地存放在存儲器中，存放位置由地址指定，地址碼也是二進(jìn)制形式；由控制器控制整個(gè)程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行。46馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)存儲程序計(jì)算機(jī)—又稱為馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)4控制器按預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)存儲器中的程序的流程自動地連續(xù)取出指令并執(zhí)行之。運(yùn)算器輸出設(shè)備控制器輸入設(shè)備存儲器指令流控制命令數(shù)據(jù)流存儲程序計(jì)算機(jī)的工作原理47控制器按預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)存儲器中的程序的流程自動地連續(xù)取出指27十月202248微機(jī)發(fā)展史概論22十月20221微機(jī)發(fā)展史概論課前的話——計(jì)算機(jī)系列課程之間的聯(lián)系

計(jì)算機(jī)概論與上機(jī)操作（對21世紀(jì)公民要求）

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程序設(shè)計(jì)與算法語言（BASICFORTRANPASCALC等，怎樣使用計(jì)算機(jī)）

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計(jì)算機(jī)組成原理（所有計(jì)算機(jī)的共性）

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微機(jī)原理及應(yīng)用（特定機(jī)型介紹，單片機(jī)或8086PC機(jī)，怎樣應(yīng)用計(jì)算機(jī)）

控制之路

數(shù)據(jù)處理之路

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匯編語言程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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單片機(jī)技術(shù)/微機(jī)接口

操作系統(tǒng)

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數(shù)據(jù)庫理論

軟件技術(shù)基礎(chǔ)

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

軟件工程

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應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

＋＋49課前的話——計(jì)算機(jī)系列課程之間的聯(lián)系計(jì)算機(jī)概論與上機(jī)操作（課程目標(biāo)微機(jī)原理與接口技術(shù)是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識和匯編語言程序設(shè)計(jì)的入門課程：微型計(jì)算機(jī)（Intel808616位機(jī)）的基本原理(部件及之間的關(guān)系、工作原理與邏輯實(shí)現(xiàn))匯編語言程序設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力，提高利用微機(jī)解決實(shí)際問題的能力。

50課程目標(biāo)微機(jī)原理與接口技術(shù)是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識和匯編語言教材及參考資料教材:周荷琴、吳秀清。微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第4版）。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008高建生等。計(jì)算機(jī)組成原理。華中科技大學(xué)出版社，2004錢曉捷等。微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999王元珍、韓宗芬。IBM-PC宏匯編語言程序設(shè)計(jì)，第二版。華中理工大學(xué)出版社，199651教材及參考資料教材:周荷琴、吳秀清。微型計(jì)算機(jī)原理與接口技課程要求及說明閉卷考試考試重點(diǎn)（知識點(diǎn)）在課堂和作業(yè)中體現(xiàn)（聽課記筆記、作業(yè)要認(rèn)真）上機(jī)很重要，是掌握匯編語言的關(guān)鍵課件可下載：Email:zq_teach@Password:public補(bǔ)考靠不住?。?！52課程要求及說明閉卷考試補(bǔ)考靠不?。。?！5第1章緒論第1章緒論本章主要內(nèi)容1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.3計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式54本章主要內(nèi)容1.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況71.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史2.微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況551.1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史81.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史最古老的計(jì)算工具——算籌最古老的計(jì)算器——算盤1500年達(dá)芬奇手稿——機(jī)械式計(jì)算機(jī)PASCAL(1623)加法機(jī),人類歷史上第一臺機(jī)械式計(jì)算機(jī)

1673年G.Leibnitz乘法機(jī)器,同時(shí)還提出了“可以用機(jī)械代替人進(jìn)行繁瑣重復(fù)的計(jì)算工作”的偉大思想。

1821年Babbage差分機(jī)1888年赫爾曼·霍勒斯制表機(jī),用電氣控制技術(shù)取代了純機(jī)械裝置

1938年朱斯的Z系列計(jì)算機(jī)1943年英國“巨人”計(jì)算機(jī)1944年艾肯的MARK-I,是世界上最早的通用型自動機(jī)電式計(jì)算機(jī)之一

561.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史最古老的計(jì)算工具最古老的計(jì)算器15001.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史類型時(shí)期主要器件重要特征第一代1946-1958電子管水銀延遲線；速度低，體積大，價(jià)格昂貴，可靠性差；機(jī)器語言，匯編語言，用于科學(xué)計(jì)算(定點(diǎn)運(yùn)算)第二代1958-1964晶體管磁芯；速度提高，體積縮小，可靠性提高；算法語言，操作系統(tǒng)，從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理(浮點(diǎn)運(yùn)算)，F(xiàn)ORTRAN、ALGOL-60、COBOL

第三代1964-1971中、小規(guī)模集成電路半導(dǎo)體；體積小，可靠性大大提高，速度達(dá)幾MIPS，機(jī)種多樣化，“小型計(jì)算機(jī)”出現(xiàn)，軟件技術(shù)和外設(shè)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大第四代1971-中、大及超大規(guī)模集成電路速度提高至GIPS乃至TIPS水平，多機(jī)并行處理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展?！拔⑿陀?jì)算機(jī)”出現(xiàn)571.計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史類型時(shí)期主要器件重要特

各時(shí)代代表機(jī)型時(shí)代機(jī)型產(chǎn)地第一代ENIAC1946十進(jìn)制EDVAC1949二進(jìn)制和“存儲程序”103（M-3）1957~59美.賓州大學(xué)英.劍橋大學(xué)中科院計(jì)算所第二代TRADIC1954IBM70901958DJS-21,108,X-2,441B美國貝爾實(shí)驗(yàn)室IBM中國第三代IBM360/370系列CDC6000/7600,STAR-100,CRAY-1NOVA,PDP-11DJS-130/200IBMCDC美中國第四代微型機(jī)APPLE,IBM-PCVAX系列長城0520,…………….APPLE，IBMDEC中國58各世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)－電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)，由美國賓夕法尼亞大學(xué)于1946年研制成功并投入使用。宣告人類進(jìn)入電子計(jì)算機(jī)時(shí)代

59世界上第一臺電子數(shù)字計(jì)算機(jī)－電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)宣告人類進(jìn)入電18000多個(gè)電子管1500個(gè)繼電器10000支電容和7000個(gè)電阻重30噸占地170平方米耗電150千瓦運(yùn)算速度5萬次/秒當(dāng)時(shí)價(jià)值48萬美元6018000多個(gè)電子管136114ENIAC存在的問題：十進(jìn)制計(jì)算機(jī)每一位數(shù)由一圈共10個(gè)真空管表示通過開關(guān)和插拔電纜進(jìn)行手動編程輸入程序和數(shù)據(jù)可能需要半天時(shí)間能否將程序和數(shù)據(jù)存在存儲器中？EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)出現(xiàn)62ENIAC存在的問題：十進(jìn)制計(jì)算機(jī)15現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾伊曼在ENIAC尚未問世時(shí)注意到其弱點(diǎn)，并提出一個(gè)新機(jī)型EDVAC的設(shè)計(jì)方案，其中提到了兩個(gè)設(shè)想：采用二進(jìn)制和“存儲程序”。這兩個(gè)設(shè)想對于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)至關(guān)重要，也使馮·諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，馮·諾伊曼機(jī)體系延續(xù)至今。63現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮第二代電子計(jì)算機(jī)——IBM7090美國IBM公司于1959年生產(chǎn)的IBM7090型采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)。它的體積減小了，運(yùn)算速度卻更快。

64第二代電子計(jì)算機(jī)——IBM7090美國IBM公司于1959第三代電子計(jì)算機(jī)——IBMS/360S/360極強(qiáng)的通用性適用于各方面的用戶，它具有“360度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。開發(fā)S/360被稱為“世紀(jì)豪賭”，IBM為此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制造原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”的20億美元。計(jì)算兼容性65第三代電子計(jì)算機(jī)——IBMS/360S/360極強(qiáng)的通用第四代計(jì)算機(jī)從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)，它們都采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。隨著技術(shù)的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)開始分化成通用大型機(jī)、巨型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)、單片機(jī)。微型計(jì)算機(jī)特征：體積小、重量輕、功耗小、可靠性強(qiáng)、價(jià)格便宜、使用方便、軟件豐富微型計(jì)算機(jī)的核心是：微處理器（CPU）66第四代計(jì)算機(jī)從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)1.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況第一代（1971-1973年）：4位和低檔8位微處理器時(shí)代第二代（1973-1978年）：中高檔8位微處理器時(shí)代第三代（1978-1980年）：16位微處理器時(shí)代第四代（1983-1993年）：32位微處理器時(shí)期第五代（1993-1996年）：Pentium微處理器的時(shí)代第六代（1997至今）：加強(qiáng)型Pentium時(shí)代

第七代：64位CPU時(shí)代671.2微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況第一代（1971-1973年）：第一代（1971-1973年）：4位和低檔8位微處理器時(shí)代典型產(chǎn)品有Intel4004(1971年、4位)和Intel8008（1972年、8位）。特點(diǎn):

1.字長：4位或8位2.時(shí)鐘頻率：1MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：15~20μs

4.集成度：2000管/片68第一代（1971-1973年）：4位和低檔8位微處理器時(shí)代典

Intel4004、8008第一代微處理器1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位芯片Intel4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器）特點(diǎn)：指令系統(tǒng)較簡單、運(yùn)算功能較差，價(jià)格低廉應(yīng)用：面向計(jì)算器、二次儀表和家電69Intel4004、8008第一代微處理器1974004

4004包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。

7040044004包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×480081972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。

7180081972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器In第二代（1973－1978年）：中高檔8位微處理器時(shí)代Intel8080,Motorola公司的M6800，Zilog公司的Z80，Intel公司的8085，Rockwell與MOSTechnology的6502等。特點(diǎn):

1.字長：8位2.時(shí)鐘頻率：2～4MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：1～2μs

4.集成度：5000～10000管/片72第二代（1973－1978年）：中高檔8位微處理器時(shí)代IntIntel80801973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS。特點(diǎn)：指令系統(tǒng)較完善、運(yùn)算速度提高一個(gè)數(shù)量級，尋址能力增強(qiáng)應(yīng)用：面向智能儀表、家電、工業(yè)控制73Intel80801973年8月，霍夫等人研第三代（1978-1980年）：16位微處理器時(shí)代Intel公司的8086/8088、Motorola公司的M68000和Zilog公司的Z8000特點(diǎn):1.字長：16位

2.時(shí)鐘頻率：5～40MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：0.5μs4.集成度：20000～60000管/片74第三代（1978-1980年）：16位微處理器時(shí)代IntelIntel

80861978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微處理器，標(biāo)志著第三代微處理器問世。它采用16位寄存器、16位數(shù)據(jù)總線和29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，售價(jià)360美元。特點(diǎn)：指令系統(tǒng)豐富，采用多級中斷，多種尋址方式，段式存儲，系統(tǒng)軟件應(yīng)用：工業(yè)控制

75Intel80861978年6月，Intel推出4.77MZ80微處理器

Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。76Z80微處理器Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理第四代（1983-1993年）：32位微處理器時(shí)期1983年Zilog公司推出Z8000微處理器1984年Motorola公司推出MC68020微處理器1985年，Intel公司推出能進(jìn)行多任務(wù)處理的32位微處理器803861989年，Intel公司推出80486，同期有Motorola公司的M68040特點(diǎn):1.字長：32位

2.時(shí)鐘頻率：10～120MHz3.平均執(zhí)行指令時(shí)間：0.2μs

4.集成度：幾十萬～上百萬管/片77第四代（1983-1993年）：32位微處理器時(shí)期1983年第五代（1993～1996）：Pentium微處理器的時(shí)代1993年3月，Intel公司的奔騰（Pentium）時(shí)鐘頻率：60/66MHz運(yùn)行速度：100MIPS集成度：310萬管/片1995年2月，Intel公司的PentiumPro時(shí)鐘頻率：166MHz以上集成度：550萬管/片1996年Intel公司的PentiumMMX(多能奔騰)78第五代（1993～1996）：Pentium微處理器的時(shí)代1

第六代（1997至今）：加強(qiáng)型Pentium時(shí)代1997年到1999年，Intel公司的PentiumⅡ、PentiumⅢ、AMD公司的AMD-K7，這些芯片的集成度高達(dá)750萬管/片，時(shí)鐘頻率達(dá)到750MHz。2001年底，PentiumⅣ主頻高達(dá)2GHz，具有4200萬只晶體管，主流高端32位CPU市場的佼佼者。AMD公司的AthlonCPU，1.33GHz主頻及2GHz主頻。79第六代（1997至今）：加強(qiáng)型Pentium時(shí)代1997年到第七代：64位CPU時(shí)代2001年5月，Intel公司正式推出了第一種64位微處理器Itanium。Itanium由英特爾和惠普聯(lián)合開發(fā)，主要用于工作站和服務(wù)器機(jī)型，內(nèi)置2～4MB的3級緩存、工作頻率為800MHz及722MHz的產(chǎn)品，價(jià)格為1177美元至4427美元。AMD公司的AMD-K880第七代：64位CPU時(shí)代2001年5月，Intel公司正式推當(dāng)前CPU發(fā)展方向64位，多核雙核2005年：IntelCore處理器2006年：IntelCore2/賽揚(yáng)Duo處理器4核2007年：Intel四核心服務(wù)器用處理器IntelExtremeX6800、corei5。AMD羿龍IIX48106核INTELi7980X6核2006年7月14日,Intel正式發(fā)布核心代號為Conroe的Core2系列處理器。Core微架構(gòu)擁有雙核心、64bit指令集、4thread超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和亂序執(zhí)行機(jī)制等技術(shù)，使用65/45nm制造工藝生產(chǎn)，支持36bit的物理尋址和48bit的虛擬內(nèi)存尋址，支持包括SSE4在內(nèi)的Intel所有擴(kuò)展指令集。Core微架構(gòu)的每個(gè)內(nèi)核擁有32KB的一級指令緩存、32KB的雙端口一級數(shù)據(jù)緩存，2個(gè)內(nèi)核共同擁有4MB或2MB的共享式二級緩存。81當(dāng)前CPU發(fā)展方向64位，多核2006年7月14日,Inte計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異

從計(jì)算機(jī)的規(guī)模，運(yùn)算速度上看:巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī)從CPU的發(fā)展來看:4004－>8008->8086->8088->80186->80286->80386->80486-586->pentium->PII->PIII->P4->…82計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異從計(jì)算機(jī)的規(guī)模，運(yùn)算速度上看:從CPU的第一臺微型計(jì)算機(jī)：Altair88001975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計(jì)算機(jī)Altair定位在青年電腦迷市場PaulAllen和BillGates在三周內(nèi)為Altair開發(fā)出BASIC語言，MITS成為兩個(gè)未來富翁的第一個(gè)客戶

83第一臺微型計(jì)算機(jī)：Altair88001975年4月，MApple1976年3月，SteveWozniak和SteveJobs開發(fā)出微型計(jì)算機(jī)AppleI，4月1日愚人節(jié)這天，兩個(gè)Steve成立了Apple計(jì)算機(jī)公司。AppleII是第一個(gè)帶有彩色圖形的個(gè)人計(jì)算機(jī)，售價(jià)為1300美元。AppleII及其系列改進(jìn)機(jī)型風(fēng)靡一時(shí)，這使Apple成為微型機(jī)時(shí)代最成功的計(jì)算機(jī)公司。

84Apple1976年3月，SteveWozniak和Ste1981-PC元年早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的13人小組秘密來到佛羅里達(dá)州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開始開發(fā)后來被稱為IBMPC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺IBMPC誕生，這個(gè)開創(chuàng)計(jì)算機(jī)歷史新篇章的時(shí)刻。第一臺IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel8088操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOSIBM將其命名為“個(gè)人電腦（PersonalComputer）851981-PC元年早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋