[工程科技]第1章 微型计算机概述.pptVIP

第一章 微型计算机概述 本章学习目标 掌握微处理器、微型计算机、微型计算机系统的基本概念。 掌握微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的发展和分类。 1.1 基本概念 1.1.1 微处理器 微处理器是微型计算机进行控制和处理的核心，通常也直接用CPU（中央处理单元）表示微处理器。 微型计算机 微型计算机系统 1.1.2 计算机的发展概况 1．第一代电子管计算机（1946~1953年） 1946年，世界第一台电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生。 2．第二代晶体管计算机（1954～1963年） 1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名“催迪克”（TRADIC），装有800个晶体管。 半导体技术，核心元件晶体管。 3．第三代集成电路计算机（1964～1971年） 1964年4月7日，IBM公司成功研制成世界上第一个采用集成电路的通用计算机IBM 360系统，它兼顾着科学计算和事务处理两方面的应用。 固体物理技术，核心元件中小规模集成电路。 4．第四代大规模和超大规模集成电路计算机（1972年以后） 1.1.3 微处理器发展概述 第一代(1971—1973 年) 通常以字长是4 位或 8 位微处理器，典型的是美国 Intel 4004 和 Intel 8008 微处理器。 Intel 4004 是一 种 4 位微处理器，可进行4 位二进制的并行运算，它有45 条指令，速度 0. 05MIPs。 Intel 8008 是世界上第一种 8 位的微处理器，存储器采用 PMOS 工艺。 第二代(1974—1978 年) 典型的微处理器有Intel 8080/8085 ，Zilog 公司的Z80和 Motorola公司的M6800。 与第一代微处理器相比，集成度提高了1~4倍，运算速度提高了10~15 倍，指令系统相对比较完善，已具备典型的计算机体系结构及中断 、直接存储器存取等功能。 第三代(1978—1983 年) 1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086 ，同时为了方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。 同期产品：Zilog公司Z8000和Motorola公司的M68000。 1982 年， Intel 公司又推出16位高级微处理器80286 。 第四代(1983—1993 年) 1985年，Intel公司推出了第四代微处理器80386。它具有32位的数据总线和32位的地址总线，存储器可寻址空间达4GB ，运算速度达到每秒300~400万条指令。 1989年，Intel公司又推出了性能更高 的32位微处理器80486 ，在芯片上集成约120万个晶体管，是80386的4 倍。 第五代微处理器(1993—1995年) 1993年，Intel公司推出了第五代微处理器Pentium(奔腾) 。它具有64位的数据总线和32位的地址总线，CPU 内部采用超标量流水线设计，Pentium芯片内采用双Cache结构 ( 指令Cache和数据Cache)。 同期推出的微处理器还有IBM 、Apple和 Motorola这3家公司联盟 PowerPC，以及AMD公司的K5和Cyrix公司的 M1等 。 第六代(1995 年后) 1996年Intel公司将其第六代微处理器正式命名为Pentium Pro( 奔腾) 。该处理器的集成电路采用了0.35的工艺，时钟频率为200MHz，Pentium Pro允许在一个系统里安装4 个处理器，因此，Pentium Pro最合适的位置是作为高性能服务器和工作站。 1.1.4 微机的性能指标 字长 计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高，数据处理的速度也越快。 存储容量 计算机系统所配置的主存(RAM)总字节数。内存容量越大，可运行的软件就越丰富。 运算速度 每秒钟所能执行的指令条数，对于微型计算机可用CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期来衡量。 外部设备的配置及扩展能力 主要指计算机系统连接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。 软件配置 配置有功能强、操作简单、又能满足应用要求的操作系统和丰富的应用软件。 1.2 微型计算机系统的组成 1.3.1 微型计算机的硬件 由微处理器、系统总线、存储器、I/O接口和I/O设备组成。 微处理器 CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。 运算逻辑部件(ALU) 运算逻辑部件，可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操