微型計算機技術(shù)及其應(yīng)第一章概述

微型計算機技術(shù)及其應(yīng)第一章概述1第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述微機原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的微型計算機的發(fā)展概況微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機的應(yīng)用概況2第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述微機原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的微型計算機的發(fā)展概況微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機的應(yīng)用概況3第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微機原理的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的研究微型計算機的基本工作原理以及微型計算機接口技術(shù)（如中斷控制接口、定時/計數(shù)控制接口、并行/串行通信接口等）的課程。馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)能把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計算機中。（輸入）必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運

算結(jié)果的能力。（存儲）能夠完成各種算術(shù)、邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加

工處理的能力。（運算）能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機

器的各部件協(xié)調(diào)操作。（控制）能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。（輸出）簡單地其工作過程是取指令(代碼)→分析指令(譯碼)

→執(zhí)行指令的不斷循環(huán)的過程。4第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微機原理的課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的五大基本組成部件運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設(shè)備（接口）微機原理課程學(xué)習(xí)目的掌握微型計算機系統(tǒng)的基本知識及應(yīng)用實驗技能；具有一定的微機應(yīng)用系統(tǒng)的分析能力，并且也為后繼課程的學(xué)習(xí)打下微型機系統(tǒng)硬件、軟件方面的基礎(chǔ)。5第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述微機原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的微型計算機的發(fā)展概況微型計算機系統(tǒng)的基本組成及功能微型計算機的應(yīng)用概況6第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況計算機的發(fā)展電子管計算機晶體管計算機集成電路計算機大規(guī)模集成電路計算機人工智能計算機（尚在研制）生物計算機（下一代，生物芯片）1946年第一代電子計算機（ENIAC）在美國研制成功。使用了18800個電子管，重30噸，占地150平方米，耗電150千瓦，每秒完成5000次加法運算。7第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況計算機的發(fā)展1958年第二代晶體管計算機推出，用晶體管代替了電子管，大大降低了計算機的成本和體積，運算速度成百倍提高。(發(fā)明人：貝爾實驗室的三位著名科學(xué)家：肖克萊、巴丁、布拉頓。)發(fā)光二極管、數(shù)字交換機、通信衛(wèi)星、電子數(shù)字計算機、蜂窩移動通信設(shè)備、以及通信網(wǎng)絡(luò)8第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況計算機的發(fā)展1965年中小規(guī)模集成電路為主體的計算機問世，使計算機的體積進一步縮小，配上各類操作系統(tǒng)，計算機性能極大提高。自1958年TI公式的基爾比等人研制發(fā)明了世界第一塊集成電路以來，電子工業(yè)進入了集成電路（IC）的時代。小規(guī)模集成電路（SSI），中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）、超大規(guī)模（VLSI）、巨大規(guī)模（ULSI），目前的特大規(guī)模集成電路（GSI）和系統(tǒng)芯片（SOC，片上系統(tǒng)）。9第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況計算機的發(fā)展1970年大規(guī)模集成電路（LSI）研制成功，計算機發(fā)展到第四代，微型計算機是第四代計算機的典型代表。1971年在美國硅谷Intel公司的霍夫研制成功世界上第一枚4位微處理器芯片Intel4004，標志著第一代微處理器問世，從而開創(chuàng)了微型計算機的新時代?；舴虮挥督?jīng)濟學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學(xué)家”之一。4004當時只有2300個晶體管，是個四位系統(tǒng)，時鐘頻率在108KHz，每秒執(zhí)行6萬條指令(0.06MIPs)。功能比較弱,且計算速度較慢,只能用在計算器上。

10第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況計算機的發(fā)展計算機發(fā)展的四個方向：巨、微、網(wǎng)、智11第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況微處理器的發(fā)展1971.11，Intel公司第一枚微處理器芯片4004，4位機，它總共集成了2200個晶體管。1972年4月，Intel公司宣布另一種型號的微處理器8008研制成功。8位機。1975年1月，Motorola公司宣布推出它的8位微處理器6800。1979年，Intel公司推出了Intel8086/8088微處理器。1983年，Intel公司推出了Intel80286微處理器，它是完全16位微處理器。1985年，Intel公司推出了Intel80386微處理器。1989年，Intel公司推出了Intel80486微處理器。12第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六1993年3月，Intel公司推出了名為Pentium（經(jīng)典奔騰）的微處理。1995年11月Intel公司又推出了PentiumPro（高能奔騰）。1997年1月，Intel公司又推出了PentiumMMX（多能奔騰）。1997年5月，Intel公司推出了PentiumⅡ（奔騰二代）1999年2月，Intel公司推出了PentiumⅢ（奔騰三代）2000年11月，Intel公司推出了Pentium4（奔騰四代）。2001年5月，Intel公司推出了64位微處理器Itanium。英特爾的首款雙核心處理器的代號為PentiumExtremeEdition840。

13第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況微處理器的發(fā)展Intel4004Intel8008Motorola6800Intel8086Intel80286Intel80386Intel80486IntelPentiumIntelPentiumIIIntelPentiumIIIIntelPentiumIVIntelPentiumIVPentiumExtremeEdition84014第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況

第一代1971年～1973年第二代1974年～1977年第三代1978年～1980年第四代1980年以后典型的微處理器芯片Intel4004Intel4040Intel8008Intel8080M6800Z-80Intel8086/8088M68000Intel80X86M68020Z-80000字長（位）4/881616/32集成度（晶體管數(shù)/芯片）1000～20005000～900020000～70000>100000時鐘頻率（MHZ）0.5～0.81～45～10>10數(shù)據(jù)總線寬度（位）4/881616/32地址總線寬度（位）4～8820～2424～32存儲容量≤16KB實存≤64KB實存≤1MB實存≤4GB實存和64GB虛存指令執(zhí)行時間（s）10～151～2<1<0.125軟件水平機器語言匯編語言匯編語言高級語言操作系統(tǒng)匯編語言高級語言操作系統(tǒng)匯編語言高級語言部分軟件硬化15第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機的發(fā)展概況摩爾定律歌登.摩爾（GordonMoore）是Intel公司奠基者之一，他在1964年提出一個摩爾定律：每18個月半導(dǎo)體集成電路里面晶體管的個數(shù)會翻一倍，也就是集成度提升一倍，每隔18個月其性能會提升一倍。后來到1995年歌登·摩爾對摩爾定理稍微修改，將18個月改成兩年，也就是說每兩年芯片的集成度會提升一倍，特性提升一倍，但價格不變。對Intel而言，IA-64是其下—個10~15年的架構(gòu)。新的IA-64將使Intel擺脫x86架構(gòu)的限制，從而設(shè)計出超越所有現(xiàn)有RISCCPU和x86CPU的新型處理器。16第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述微機原理課程的內(nèi)容、學(xué)習(xí)目的微型計算機的發(fā)展概況微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機的應(yīng)用概況17第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機系統(tǒng)的構(gòu)成顯示器（輸出設(shè)備）主機箱鼠標（輸入設(shè)備）鍵盤（輸入設(shè)備）18第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機系統(tǒng)的構(gòu)成——主機箱電源光驅(qū)硬盤內(nèi)存CPU主板擴展卡19第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微處理器及其組成微處理器（微處理機）：由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器，一般也稱CPU（CenterProcessUnit）。其內(nèi)部通常包括算術(shù)邏輯部件，累加器和通用寄存器組，程序計數(shù)器，時序和控制邏輯部件，內(nèi)部總線等等。20第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能各種CPU21第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機及其組成微型計算機：是指由CPU、存儲器、輸入輸出接口電路和系統(tǒng)總線構(gòu)成的裸機。按照讀寫方式的不同可分為ROM和RAM兩種類型；輸入/輸出接口電路是外圍設(shè)備與微型計算機之間的信息交換電路，起暫存、緩沖、類型變換及時序匹配的作用；總線是CPU與其它各功能部件之間進行信息傳輸?shù)耐ǖ溃此鶄魉托畔⒌牟煌愋?，總線可以分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。22第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能各種存儲設(shè)備23第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能各種接口卡24第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能主板25第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能主板是機箱中最大的一塊集成電路板，在它上面集成有CPU插座、內(nèi)存插座、擴展卡插座、輸入輸出系統(tǒng)、總線系統(tǒng)、電源接口等。地址總線(AB)：是用來傳送地址信息的信號線。地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存空間的大小。地址總是從CPU發(fā)出的，所以地址總線是單向的三態(tài)總線。數(shù)據(jù)總線(DB)：數(shù)據(jù)總線是CPU用來傳送數(shù)據(jù)信息的信號線。數(shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)總線?？刂瓶偩€(CB)：控制總線是用來傳送控制信號的一組總線?？刂瓶偩€有的為單向，有的為雙向或三態(tài)，有的為非三態(tài)，取決于具體的信號線。26第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成和各部件功能微型計算機系統(tǒng)及其組成微型計算機系統(tǒng)：是指以微型計算機為主體，再配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路和所需要的軟件而構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。常用的外圍設(shè)備有顯示器、打印機、鍵盤等；系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、編譯、編輯、匯編軟件等。微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)三者關(guān)系27第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期六第一章：概述——微型計算機系統(tǒng)的基本組成單片機：是指將CPU、內(nèi)存儲器、I/O接口電路等功能部件集成在一塊芯片上的計算機。單板機：是指將CPU、內(nèi)存儲器和I/O接口電路，加上相應(yīng)的外設(shè)以及監(jiān)控程序等安裝在一塊電路板上所構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。[注意]微型計算機、微型計算機系統(tǒng)、單片機和單板機都是以微處理器為基礎(chǔ)，加上相應(yīng)的硬件和軟件組裝而成的。要注意，單純的微處理器不是計算機，單純的微型計算機也不是完