第1章_2 微型計算機發(fā)展

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1、1.3 計算機的基本結構及其整機工作原理計算機的基本結構及其整機工作原理一、一、計算機的基本結構計算機的基本結構_計算機的五大部分計算機的五大部分：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。系統(tǒng)總線接接 口口接接 口口接接 口口2、微處理器（微處理器（Microprocessor）運算器和控制器集成在一塊集成電路芯片上。運算器和控制器集成在一塊集成電路芯片上。1、CPU（Central Processing Unit）運算器和控制器，稱為中央處理器。運算器和控制器，稱為中央處理器。二、計算機的整機工作原理二、計算機的整機工作原理1.運算器運算器的結

2、構和功能的結構和功能 包括算術邏輯部件包括算術邏輯部件(Arithmetic Logic Unit，ALU)累加器累加器(Accumulator，AL)操作數暫存器及標志寄存器操作數暫存器及標志寄存器(Flags)。在控制器的控制下直接運算的部件，如算術運算（加、在控制器的控制下直接運算的部件，如算術運算（加、減、乘、除）、邏輯運算減、乘、除）、邏輯運算（與、或、非、異或）。（與、或、非、異或）。2.控制器控制器的結構和功能的結構和功能 指令指針指令指針I(yè)P(Instruction Pointer)指令寄存器指令寄存器IR(Instruction Register)指令譯碼器指令譯碼器ID(I

3、nstruction Decode)內存地址寄存器內存地址寄存器MAR(Memory Address Register)定時與控制部件定時與控制部件TC(Timing and Control)二、計算機的整機工作原理二、計算機的整機工作原理2.控制器控制器的結構和功能的結構和功能計算機將程序中的指令按解題順序預先存放在內存中。執(zhí)行計算機將程序中的指令按解題順序預先存放在內存中。執(zhí)行程序時把這些指令自動按順序逐條取出并執(zhí)行。程序時把這些指令自動按順序逐條取出并執(zhí)行。指令指針指令指針I(yè)P在程序開始執(zhí)行時，賦程序的起始地址。然后，在程序開始執(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

4、節(jié)地址，保證指令的順序執(zhí)行。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指令的全過程需要三個步驟：控制器完成一條指令的全過程需要三個步驟：取指令取指令，取出當前要執(zhí)行的指令。，取出當前要執(zhí)行的指令。分析指令分析指令，分析確定計算機應進行什么操作。，分析確定計算機應進行什么操作。執(zhí)行指令執(zhí)行指令，發(fā)系列控制信號，指揮有關部分完成操作。，發(fā)系列控制信號，指揮有關部分完成操作。由此可見，控制器的工作過程就是取指令、分析指令和執(zhí)行由此可見，控制器的工作過程就是取指令、分析指令和執(zhí)行指令的過程。周而復始地重復這一過程，就構成了執(zhí)行指令序列指令的過程。周而復始地重復這一過程，就構成了

5、執(zhí)行指令序列(程序程序)的自動控制過程。的自動控制過程。1000:0100 B86400 MOV AX,0064H1000:0103 050001 ADD AX,0100H1000:0106 A30020 MOV 2000H,AX指令執(zhí)行過程指令執(zhí)行過程1.4 計算機、微處理器發(fā)展簡況計算機、微處理器發(fā)展簡況第一代：電子管計算機第一代：電子管計算機 第一臺計算機第一臺計算機ENIAC，1946年在美國問世。年在美國問世。150噸、噸、150KW、二層樓高。二層樓高。計算機得益于微電子技術的發(fā)展，一般分四個價段。第二代：晶體管計算機。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三代：中

6、小規(guī)模集成電路計算機第四代：大規(guī)模集成電路計算機第四代：大規(guī)模集成電路計算機 微型計算機是第微型計算機是第四四代計算機，代計算機，隨集成電路工藝和計算機技術隨集成電路工藝和計算機技術的發(fā)展而發(fā)展。的發(fā)展而發(fā)展。u計算機、微處理器發(fā)展簡況計算機、微處理器發(fā)展簡況微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展74年年3月月 Motorola：MC6800；MC650275、76年年 Zilog：Z80；第二代，第二代，1973年開始年開始。8位位微處理器時期，典型產品有：微處理器時期，典型產品有：73年，年，Intel：Intel 8080主頻：主頻：2M，尋址，尋址64K，首個個人微機首個個人微機Altair88

7、00(牛郎星）其牛郎星）其BASIC語言由比爾語言由比爾蓋蓋茨開發(fā)。茨開發(fā)。Intel 8085集成度為集成度為5400管子片，管子片，6m光刻技術。光刻技術。第三代，第三代，1978年開始年開始。16位位微處理器時期，其典型產品有：微處理器時期，其典型產品有：78年年6月發(fā)布月發(fā)布Intel 8086 79年發(fā)布年發(fā)布Intel 8088、20位地址線、位地址線、1M地址空間。地址空間。81年年8月首個月首個16位機位機IBM PC5150，8088CPU，16K內存、內存、160K5.25軟驅、軟驅、11.5英寸單顯。價格英寸單顯。價格3045美元。美元。79年，年，Zilog：Z8000

8、 Motorola：MC6800082年，年，Intel 80286集成度為集成度為68000管子片，管子片，3m光刻技術。光刻技術。數學協(xié)處理器數學協(xié)處理器802878028780386第四代，第四代，1981年開始年開始，32位位微處理器時期，其典型產品有：微處理器時期，其典型產品有：83年年Zilog:Z8000084年年Motorola:MC6802085年年Intel:Intel 80386，集成度集成度 27.5萬管子片，萬管子片，1.2m光刻技術。光刻技術。80386后出現了許多高性能的后出現了許多高性能的 32位微處理器。位微處理器。數學協(xié)處理器數學協(xié)處理器8038780387

9、 89年年 Intel公司公司 Intel80486，89年年 Motorola公司公司MC68030，MC68040 集成度都已超過集成度都已超過100萬管子片，萬管子片，主振頻率達主振頻率達25120MHz。93年年 Intel Pentium集成度都已超過集成度都已超過100萬管子片，主振頻率達萬管子片，主振頻率達 200MHz。PC機的主流芯片機的主流芯片Intel 80X86系列系列95年，年，Pentium Pro（高能奔騰）集成度達（高能奔騰）集成度達550萬片，同片萬片，同片L2Cache256KB。97年初，年初，Pentium MMX（多能奔騰、簡稱（多能奔騰、簡稱 MMX

10、）。）。97年年5月，月，Pentium II（PII）MMX指令集的指令集的 Pentium Pro，Slot1接口。接口。片上同頻片上同頻32K L1 Cache，板上，板上1/2主頻主頻 512K L2 Cache，兼容，兼容MMX，外頻，外頻 100M。99年年3月，月，Pentium III，片上同頻，片上同頻32K L1 Cache和和 512K L2 Cache，兼容，兼容MMX，新增，新增70條指令條指令SSE（Streaming SIMD Extensions），其外頻為），其外頻為 100M，并向，并向 133MHz外頻發(fā)展。外頻發(fā)展。Old Celeron Celeron

11、 2000年，年，Pentium IV（奔騰（奔騰IV，P4）主時鐘達）主時鐘達2000MHz2002年，年，P4主時鐘已達主時鐘已達2800MHz。2003年，年，3.06GHz的的P4，采用了超線程（，采用了超線程（HT）技術）技術,在一顆物理在一顆物理核心中整合了兩顆邏輯核心，大大提高了處理器的效率核心中整合了兩顆邏輯核心，大大提高了處理器的效率。在高負在高負載的多任務應用中能顯出其高效能。載的多任務應用中能顯出其高效能。不久即推出不久即推出64位機，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。位機，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。64位機位機，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。，進入一個新的微處理機

12、的發(fā)展時代。64位機位機，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。雙核雙核，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。，進入一個新的微處理機的發(fā)展時代。微型計算機的分類微型計算機的分類按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模劃分，常見的微型計算機有按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模劃分，常見的微型計算機有單片機單片機、單板機單板機和和個人計個人計算機算機。個人計算機：個人計算機：（Personal Computer）由微處理器芯片裝成的、便于搬動而且）由微處理器芯片裝成的、便于搬動而且不需要維護的計算機系統(tǒng)。不需要維護的計算機系統(tǒng)。第一臺個人計算機，第一臺個人計算機，1977年推出的年推出的Apple II；1

13、981年年IBM推出的推出的IBMPC（8086）；）；1984年繼續(xù)推出增強型的年繼續(xù)推出增強型的IBMPCAT機（機（80286）。）。單片機：單片機：“微控制器微控制器”（Micro controller）或）或“嵌入式計算機嵌入式計算機”（Embedded Computer）。將）。將CPU、RAM、ROM、IO接口、模擬數字接口、模擬數字（AD）和數字模擬（）和數字模擬（DA）轉換器集成在一個芯片上的計算機。）轉換器集成在一個芯片上的計算機。常用的單片機：常用的單片機：Intel MCS51系列（系列（8031、8051、8751）Intel MCS96系列（系列（8096、8796、8098）單板機：單板機：將將CPU、RAM、I0接口、模擬數字（接口、模擬數字（AD）和數字模擬（）和數字模擬（DA）轉換器以及監(jiān)控）轉換器以及監(jiān)控RO程序等安裝在一塊印刷電路板上的計算機系統(tǒng)。程序等安裝在一塊印刷電路板上的計算機系統(tǒng)。Intel 8086為為 CPU的的 TP86，Z80 CPU的的 TP801等等，廣泛應用于生產過等等，廣泛應用于生產過程的實時控制及教學實驗。程的實時控制及教學實驗。課后作業(yè)：課后作業(yè)：P37 15、17 演講完畢，謝謝觀看！