微型计算机概述1.ppt

College of Computer Science & Technology,第一章 微型计算机概述,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,第一章 微型计算机概述,微机计算机的系统组成,码制/码制转换回顾,微型计算机的分类,微型计算机的发展,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,什么是微型计算机,1946.2 ENIAC 宾夕法尼亚大学,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,冯.诺依曼机： 二进制 指令由操作码+地址码组成 数据和指令存放在存储器中，按地址访问 程序顺序存取 计算机由运算器，控制器，存储器和输入、输出设备五大部件构成的,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,1946.5 EDVAC 剑桥大学,第一台 冯.诺依曼 计算机,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,推动微处理器发展的关键技术：集成电路技术,计算机硬件制造技术,电子管时代,1946年1957年,晶体管时代,1958年1964年,集成电路时代,1965年1971年,将运算器、控制器及相关逻辑集成到同一块集成电路芯片上。,微处理器,大规模集成电路时代,1972年1977年,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,第三代计算机代表 1964年 IBM system 360 证明了计算机的通用性,第三代计算机的代表,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微处理器的诞生,1971年 Intel 霍夫 Busicom计算器,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,1974年 Intel 8080 第一款个人计算机Altair,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,1981.8 IBM 5150 Intel 8088/8086,集成电路技术,微处理器,半导体存储芯片,1983.5 IBM PC/XT,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微处理器诞生对计算机发展的影响,微型计算机：以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的计算机系统 微处理器带来的计算机革命： 从性能，成本，体积等方面提高了计算机的通用性； 促进了标准化和模块化生产，推动了计算机产业的发展； 其兼容性，提高了软件的开发效率，推动了软件业的行业化； 巨型机/大型机/小型机/微型机/嵌入式系统均采用微处理器-基于微处理器的系统,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微处理器的发展,第一代(19711973年) 4位和8位低档微处理器,第二代(19741977年) 8位中高档微处理器,第三代(19781984年) 16位微处理器,第四代(19851992年) 32位微处理器,第五代(19931999年) 超级32位Pentium微处理器,第六代(2000年至今) 64位微处理器,Intel 4004,Intel 8008,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微处理器的发展,各代Intel典型微处理器比较,时间,处理器,机器字长,主频,晶体管,第一代微处理器,1971年,4004,4位,108KHz,2300,第二代微处理器,1973年,8008,8位,500KHz,3500,第三代微处理器,1974年,8080,8位,2MHz,6000,1978年,8086,16位,5M10M,29000,1982年,80286,16位,20MHz,134000,1985年,80386,32位,33MHz,275000,1989年,80486,32位,50MHz,1200000,第四代微处理器,Moore定律-微芯片上集成的晶体管数大约每三年翻两番。,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微处理器的发展,时间,处理器,机器字长,主频,晶体管,第五代微处理器,Pentium,32位,60100M,3100000,1997年,PentiumII,32位,450M,7500000,1999年,PentiumIII,32位,500M,9500000,2001年,Pentium4,32位,2G,42000000,2001年,Intanium,64位,2005年,P4 6xx,64位,2005年,Pentium D,64位,第六代微处理器,各代Intel典型微处理器比较-续,1993年,IA-64架构,EM64T架构,松散耦合双核+EM64T,硬件制造技术,体系结构技术,2006年,Core Duo,64位,紧密耦合双核+EM64T,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,第一代Intel处理器,1971年，Intel第一块微处理器4004,1973年，Intel8008,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,第三代Intel处理器,1978年 ,Intel 8086,1982年 ,Intel 80286,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,第四代Intel处理器,1985年，Intel第一块32位处理器 Intel 80386,1989年， Intel 80486,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,第五代 Intel处理器 Pentium系列,1993年，Intel 586-Pentium,1997年，Intel PentiumII,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,Intel Pentium系列,1999年，Intel PentiumIII,Intel PentiumIV (socket478),鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,Intel 64位处理器,2005年，Intel Pentium D,2006年 Intel Core2 D&Core2 E,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机的系统组成,微型机系统,以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的计算机系统,微型计算机定义：,硬件,软件,微处理器,存储器,I/O接口,系统总线,系统软件,应用软件,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机硬件结构,微处理器 CPU,ROM,RAM,总线,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机各组成部件,核心-CPU（中央处理单元）,控制器,-进行算术逻辑运算,-保存参与运算的数据及结果,单片CPU芯片集成,-解释指令，发出计算机各部件的控制信号,运算器,寄存器组,CPU功能,取指令,分析指令,执行指令,完成指令序列-程序的执行,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机各组成部件,存储器 以二进制形式存放计算机系统的程序和各种数据,最小访存单位-字节（8bit）,每次可存取的最大数据量-存储字长,存储字长-数据总线的根数决定,通过地址访问存储单元,EX: 读取F000H内容,10H,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机各组成部件,随机存储器RAM,只读存储器ROM,按照读/写功能 存储器可以分为,可随机读&写,掉电数据丢失,存储当前运行程序/数据,只读，不能任意写,掉电数据不丢失,存储固定程序和数据,EX:内存条,EX:BIOS芯片,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机各组成部件,输入/输出电路 外设-实现输入/输出功能,人机交互设备,信息驻留设备,通信设备,-输入类，键盘，鼠标，摄像头,-输出类，显示器，音箱,-软、硬盘，光盘，U盘,-网卡，MODEM,与CPU之间存在 速度差异 信息差异 电平差异,外设与CPU之间需要通过I/O接口,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机各组成部件,系统总线 总线-用于连接各部件的一组共享信息传输线,地址总线,数据总线,控制总线,- 用于传输数据信息，双向,- 用于传输地址信息，单向,- 用于传输控制信号,-每根控制信号线作用都不相同,-每根控制信号的方向都是单向的,-有些是由CPU发送，有的是由外设/存储器向CPU传送,EX：读信号线-CPU发送,中断请求信号线-外设发送,中断响应信号线-CPU发送,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微型计算机的主要性能指标,（1）机器字长 机器字长是可以一次性运算的位数，它是由加法器、寄存器、数据总线的位数决定的 （2）主存容量 一个主存储器所能存储的最大信息容量称为主存容量 （3）运算速度 人们用计算机的主频时钟频率来表示运算速度，以MHz或GHz为单位,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,微处理器分类,（1）按照CPU的机器字长分类 可以分为4位、8位、16位、32位、64位微处理器 （2）按照微型计算机的利用形态分类,单片机(Single Chip),单板机(Single Board),位片机(Bit Slice),微型机(PC机),-作为构成元件，用于构成多位的CPU芯片，通常每块位片机为4bit,-在一块印刷电路板上组装包括CPU，存储芯片，各种接口电路及简单的外部设备,-在一块芯片上集成CPU、RAM/ROM、I/O接口电路,MCS-51系列 Moto 68系列,TP-801 以Z80CPU为核心的单板机,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,回顾-数制转换,二进制,十进制,八进制,十六进制, 二进制转换为十进制, 十进制转换为二进制, 二进制与八进制之间的转换, 二进制与十六进制之间的转换,（103.8125）10 =(?)2,Example, (1011001.101）2=(?)10, (1011001.101）2=(?)8 (578)8 = (?）2, (1011001.101）2=(?)16 (578)16 = (?）2,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,数值数据的编码,带符号数在计算机中的表示,原码,反码,补码,自然数,符号+ : 0 - : 1,符号不变 数值位取反,末位加一,符号不变 数值位取反,未位加一,由原码求补码的中间编码,鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY,计算机中常用编码,（1）二进制的十进制编码-BCD码 常用的BCD码-8421码 -4位二进制数表示一位十进制数,Example （2