第1章2 微型計算機發(fā)展

1.3計算機的根本構(gòu)造及其整機任務原理一、計算機的根本構(gòu)造_計算機的五大部分： 運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。內(nèi)存儲器系統(tǒng)總線接口接口大容量外存儲器接口輸入設備輸出設備控制器運算器中央處置器(微處置器)CPU(MPU)2、微處置器〔Microprocessor〕運算器和控制器集成在一塊集成電路芯片上。

1、CPU〔CentralProcessingUnit〕——運算器和控制器，稱為中央處置器。二、計算機的整機任務原理1.運算器的構(gòu)造和功能包括算術邏輯部件(ArithmeticLogicUnit，ALU)累加器(Accumulator，AL)操作數(shù)暫存器及標志存放器(Flags)。 在控制器的控制下直接運算的部件，如算術運算〔加、減、乘、除〕、邏輯運算〔與、或、非、異或〕。2.控制器的構(gòu)造和功能指令指針I(yè)P(InstructionPointer)指令存放器IR(InstructionRegister)指令譯碼器ID(InstructionDecode)內(nèi)存地址存放器MAR(MemoryAddressRegister)定時與控制部件TC(TimingandControl)二、計算機的整機任務原理2.控制器的構(gòu)造和功能計算機將程序中的指令按解題順序預先存放在內(nèi)存中。執(zhí)行程序時把這些指令自動按順序逐條取出并執(zhí)行。指令指針I(yè)P在程序開場執(zhí)行時，賦程序的起始地址。然后，IP便自動加指向下一個指令字節(jié)地址，保證指令的順序執(zhí)行?？刂破魍瓿梢粭l指令的全過程需求三個步驟：①取指令，取出當前要執(zhí)行的指令。②分析指令，分析確定計算機應進展什么操作。③執(zhí)行指令，發(fā)系列控制信號，指揮有關部分完成操作。由此可見，控制器的任務過程就是取指令、分析指令和執(zhí)行指令的過程。周而復始地反復這一過程，就構(gòu)成了執(zhí)行指令序列(程序)的自動控制過程。1000:0100B86400MOVAX,0064H1000:0103050001ADDAX,0100H1000:0106A30020MOV[2000H],AX指令執(zhí)行過程1.4計算機、微處置器開展簡況第一代：電子管計算機第一臺計算機ENIAC，1946年在美國問世。 150噸、150KW、二層樓高。計算機得益于微電子技術的開展，普通分四個價段。第二代：晶體管計算機。第三代：中小規(guī)模集成電路計算機第四代：大規(guī)模集成電路計算機 微型計算機是第四代計算機，隨集成電路工藝和計算機技術的開展而開展。計算機、微處置器開展簡況微處置器的開展71年10月，Intel4004〔4位微處置器〕僅用于計算器樣品研制，改良型為404072年3月，Intel8008。集成3500晶體管，10μm光刻技術。16K尋址空間，主頻200K第一代，1971年開場。4位和低檔8位微處置器的時期，其典型產(chǎn)品有：74年3月Motorola：MC6800；MC650275、76年Zilog：Z80；第二代，1973年開場。8位微處置器時期，典型產(chǎn)品有：73年，Intel： Intel8080主頻：2M，尋址64K，首個個人微機Altair8800(牛郎星〕其BASIC言語由比爾·蓋茨開發(fā)。Intel8085集成度為5400管子／片，6μm光刻技術。第三代，1978年開場。16位微處置器時期，其典型產(chǎn)品有：78年6月發(fā)布Intel8086 79年發(fā)布Intel8088、20位地址線、1M地址空間。81年8月首個16位機IBMPC5150，8088CPU，16K內(nèi)存、160K5.25軟驅(qū)、11.5英寸單顯。價錢3045美圓。79年，Zilog：Z8000Motorola：MC6800082年，Intel80286集成度為68000管子／片，3μm光刻技術。數(shù)學協(xié)處置器802878028780386第四代，1981年開場，32位微處置器時期，其典型產(chǎn)品有：83年 Zilog: Z8000084年 Motorola:MC6802085年 Intel: Intel80386，集成度27.5萬管子／片，1.2μm光刻技術。80386后出現(xiàn)了許多高性能的32位微處置器。數(shù)學協(xié)處置器803878038789年Intel公司Intel80486，89年Motorola公司MC68030，MC68040集成度都已超越100萬管子／片，主振頻率達25～120MHz。 93年IntelPentium 集成度都已超越100萬管子／片，主振頻率達200MHz。PC機的主流芯片Intel80X86系列95年，PentiumPro〔高能奔騰〕集成度達550萬／片，同片L2Cache256KB。97年初，PentiumMMX〔多能奔騰、簡稱MMX〕。97年5月，PentiumII〔PII〕MMX指令集的PentiumPro，Slot1接口。片上同頻32KL1Cache，板上1/2主頻512KL2Cache，兼容MMX，外頻100M。99年3月，PentiumIII，片上同頻32KL1Cache和512KL2Cache，兼容MMX，新增70條指令SSE〔StreamingSIMDExtensions〕，其外頻為100M，并向133MHz外頻開展。OldCeleronCeleron2000年，PentiumIV〔奔騰IV，P4〕主時鐘達2000MHz2002年，P4主時鐘已達2800MHz。2003年，3.06GHz的P4，采用了超線程〔HT〕技術,在一顆物理中心中整合了兩顆邏輯中心，大大提高了處置器的效率。在高負載的多義務運用中能顯出其高效能。不久即推出64位機，進入一個新的微處置機的開展時代。首款支持超線程處置器：Pentium43.06GHz64位機，進入一個新的微處置機的開展時代。Itanium(安騰)Intel的第一款64位處置器0.09微米光刻工藝，三級緩存，其中一級緩存與二級緩存都是裝載于中心內(nèi)部，容量分別為32KB與96KB。三級緩存容量到達了2MB或4MB。64位機，進入一個新的微處置機的開展時代。Hammer3400+AMD第一款64位處置器0.13微米或90納米光刻工藝任務頻率為2.2GHZ，集成1MBL2CACHE，Socket754封裝雙核，進入一個新的微處置機的開展時代。Intel酷睿2雙核E740045納米光刻工藝任務頻率為2.83GHZ接口類型:LGA775一級數(shù)據(jù)緩存64KB

一級指令緩存64KB

二級緩存容量3072KB微型計算機的分類按組裝方式和系統(tǒng)規(guī)模劃分，常見的微型計算機有單片機、單板機和個人計算機。個人計算機：〔PersonalComputer〕由微處置器芯片裝成的、便于搬動而且不需求維護的計算機系統(tǒng)。第一臺個人計算機，1977年推出的AppleII；1981年IBM推出的IBM－PC〔8086〕；1984年繼續(xù)推出加強型的IBM－PC／AT機〔80286〕。單片機：“微控制器〞〔Microcontroller〕或“嵌入式計算機〞〔EmbeddedComputer〕。將CPU、RAM、ROM、I／O接口、模擬／數(shù)字〔A／D〕和數(shù)字／模擬〔D／A〕轉(zhuǎn)換器集成在一個芯片上的計算機。常用的單片機：IntelMCS－51系列〔8031、8051、8751〕 IntelMCS—96系列〔8