第一 章 微型计算机概述.ppt

CollegeofComputerScience&Technology,第一章微型计算机概述,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,什么是微型计算机,1946.2ENIAC宾夕法尼亚大学,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,1946.5EDVAC剑桥大学,第一台冯.诺依曼计算机,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,第三代计算机代表1964年IBMsystem360证明了计算机的通用性,第三代计算机的代表,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,微处理器的诞生,1971年Intel霍夫Busicom计算器,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,1974年Intel8080第一款个人计算机Altair,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,1981.8IBM5150Intel8088/8086,集成电路技术,微处理器,半导体存储芯片,1983.5IBMPC/XT,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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,Intel4004,Intel8008,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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,P46xx,64位,2005年,PentiumD,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,CoreDuo,64位,紧密耦合双核+EM64T,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,第三代Intel处理器,1978年,Intel8086,1982年,Intel80286,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,第四代Intel处理器,1985年，Intel第一块32位处理器Intel80386,1989年，Intel80486,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,第五代Intel处理器Pentium系列,1993年，Intel586-Pentium,1997年，IntelPentiumII,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,IntelPentium系列,1999年，IntelPentiumIII,IntelPentiumIV(socket478),鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,Intel64位处理器,2005年，IntelPentiumD,2006年IntelCore2D&Core2E,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,微型计算机硬件结构,微处理器CPU,ROM,RAM,总线,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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(SingleChip),单板机(SingleBoard),位片机(BitSlice),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Moto68系列,TP-801以Z80CPU为核心的单板机,鲁东大学LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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LUDONGUNIVERSITYLUDONGUNIVERSITY,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