微机原理PPT(第一、二、三章).ppt

 微机原理及应用 微机原理及应用 课程学习的目的 课程内容简介 课程安排：72课时(电子专业) 54课时(物理学专业) 第１章 计算机系统概论 1.1 计算机概述 计算机发展历程 计算机硬件基本结构 计算机性能指标 计算机的发展历程 1946年，第一台通用电子数字计算机ENIAC(宾夕法尼亚大学) 1949年，真正意义上的存储式计算机(英国剑桥大学) 1953年，第一台商用计算机(IBM公司) 依据半导体技术水平和硬件、软件的技术特征，电子计算机可分为七代： 第一代：1945 — 1954年，电子管和继电器；机器语言，符号语言。 第二代： 1955 — 1964年，晶体管和磁芯存储器；汇编语言，监控程序。 第三代： 1965 — 1974年，中小规模集成电路；汇编语言，操作系统。 第四代： 1975 — 1990年，LSI / VLSI和半导体存储器；汇编语言，操作系统。 第五代：1990年至今 ULSI / GSI，汇编语言，高级语言，操作系统 第六代：“非冯 . 诺依曼”计算机时代 第七代：神经计算机时代 、光计算机时代 、生物计算机时代 冯·诺依曼计算机的特点 1. 计算机由五大部件组成 2. 指令和数据以同等地位存于存储器,可按 地址寻访 3. 指令和数据用二进制表示 4. 指令由操作码和地址码组成 5. 存储程序 6. 以运算器为中心 1.1.2 计算机工作原理 1.1.3 计算机的性能指标 1. 字长 计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长” 。字长直接反映了一台计算机的计算精度，字长越大计算机的处理数据的速度就越快，字长由微处理器对外数据通路的数据总线条数决定。 2. 存储容量 存储器是由若干存储单元组成，存储单元编号叫做存储单元地址。 存储容量与CPU能够访问的存储器单元数 有关，存储单元数目由传送地址信息的传输线的条数决定。比如有16根地址线，能编出的地址码有216(65536)种，可区分65536个存储器单元。 计算机中规定210=1024为1K bit(b)、Byte(B)、K、M、G、T bit：计算机中最小的数据单位，计算机中一个二进制数叫1bit(位)。 Byte：字节，8位二进制数构成一个字节即1B。 K：又称KB。1024个字节等于1KB。 各单位间的关系： 一个二进制数(0、1)=1位=1bit 8bit=1字节=1B 210=1K 103=1K(千) 1KB =1024B 220=1M 106=1M (百万) 1MB=1024KB 230=1G 109=1G (十亿) 1GB = 1024MB 1012=1T (万亿) 1TB=1024GB T(太拉) 3. 指令系统 计算机的各种基本操作代码叫做指令。 一台计算机固有的基本操作指令的集合就是这台计算机的指令系统。 指令系统的指令越多说明计算机能够完成的基本操作种类越多，其功能也越强。 4. 运算速度 每秒钟执行基本指令的条数大致反映计算机的运算速度(单位Mips)。 现在用计算机的主频(时钟频率)来表示运算速度。 时钟频率、电脑主频 CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率 时钟频率，是提供给电脑定时信号的一个源，这个源产生不同频率的基准信号，用来同步CPU的每一步操作，通常简称其为频率。基准信号即脉冲信号，是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间内所产生的脉冲个数称为频率。 CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度 ，即单位时间内脉冲的个数。 5. 系统配置 外设 软件 1.1.4 CISC 和 RISC CISC指令功能强、指令码不等长、指令数量多；复杂性在硬件部分，CPU控制器的设计复杂，占用CPU芯片相当大的面积 RISC指令集简单、指令少、指令码等长、寻址方式少、指令功能简单，控制器结构简单，指令执行速度快；CPU配备有通用寄存器；软件复杂。 Cache 高速缓冲存储器 在计算机存储系统的层次结构中，介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的 。