kj第1章 微型计算机基础.ppt

1.1.1 计算机的发展 1943年～1946年，美国宾夕法尼亚大学莫尔研制小组研制了世界上第一台电子数字计算机—ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子数字积分器计算机）。ENIAC计算机共用了18000多个电子管，1500多个继电器，其重量达30多吨，但其运行速度为每秒钟5000次加法运算。 冯·诺依曼（Von Neumann）与莫尔小组合作研制了EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）计算机，该计算机采用了存储程序方式，其后开发的计算机都采用这种方式，称为冯·诺依曼计算机。冯·诺依曼计算机具有如下基本特点： （1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成； （2）采用存储程序方式，程序和数据放在同一个存储器中； （3）数据以二进制码表示； （4）指令由操作码和地址码组成； （5）指令在存储器中按执行顺序存放，由程序计数器PC指明要执行的指令所在的单元地址； （6）机器以处理器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过处理器。 冯·诺依曼计算机开辟了“存储程序自动控制”的现代计算机体系结构先河，目前的计算机基本是基于冯·诺依曼计算机的模型和原理研制的。 根据计算机的性能和当时的硬件技术状况，将计算机的发展分成四个阶段，每一阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃，四个阶段的特点具体如下： 第1代：电子管计算机时代（20世纪40年代中期至50年代后期）。这一时期的计算机采用电子管作为基本器件，主要为军事与国防尖端技术的需要而研制，其研究成果逐步扩展到民用，并转为工业产品，形成了计算机工业。 第2代：晶体管计算机时代（20世纪50年代中期至60年代中期）。这一时期计算机的主要器件逐步由电子管改为晶体管，因而缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性，而且价格不断下降。 　 第3代：中小集成电路计算机时代（20世纪60年代中期至70年代初期）。这一时期的计算机采用集成电路作为基本器件，功耗、体积、价格等进一步下降，而速度及可靠性进一步提高，使计算机的应用范围进一步扩大。正是由于集成电路成本的迅速下降，产生了成本低而功能相对较强的小型计算机供应市场，占领了许多数据处理的应用领域。 　　　第4代：大规模和超大规模集成电路计算机时代。20世纪70年代初，半导体存储器问世，迅速取代了磁芯存储器，并不断向大容量、高速度发展。此后，存储器芯片集成度大体上每三年翻两番，这就是著名的摩尔定律，从1971年内含2300个晶体管的Intel 4004芯片问世，到1999年包含了750万个晶体管的PentiumⅡ处理器，都证实了摩尔定律的正确性。后来摩尔定律用来描述微处理器的工作速度，在一定成本下，大体上也是每18个月翻一番。 3．第三代微型机(20世纪70年代末至80年代初) 1978年Intel公司生产出16位微处理器8086，标志着微处理器进入第三代，其性能比第二代提高近10倍。典型产品有Intel 8086、Intel 80286、Z8000、M68000等。用16位微处理器构成的微型计算机支持多种应用，如数据处理和科学计算。 4．第四代微型机(20世纪80年代初至90年代初) 　　32位高档微处理器，典型产品有Intel公司的80386、80486，Motorola公司的68020等。用这些32位微处理器构成的微型机，一般将其归于第四代，其性能可与20世纪70年代的大、中型计算机相媲美。 5. 第五代微型机（20世纪90年代初至今） 　　典型产品有Intel公司1993年的Pentium，AMD公司的AMD K6、AMD K6-2，Cyrix公司的6X86，IBM、Apple和Motorola合作生产的Power PC等。随后Intel公司又推出了Pentium Pro、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium Ⅳ及Itanium等产品。用这类微处理器制成的微型机都属于第五代微型机。这代微型机在多媒体处理方面呈现出较高的性能。 微处理器的发展主要以字长为特征，字长越宽处理器的功能越强。 CPU的发展从Intel 80386到Intel 80486有一个飞跃性的发展，在Intel 80486之前的CPU不支持浮点数据处理，如果要处理浮点数据，需要增加一个专门的浮点数据处理器（FPU），通常称为协助处理器，这样在整个计算机的系统构成中需要