绪论微机发展史zq

微机原理与接口技术授课：左琼时间：2013年春课前的话——计算机系列课程之间的联系

计算机概论与上机操作（对21世纪公民要求）

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程序设计与算法语言（BASICFORTRANPASCALC等，怎样使用计算机）

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计算机组成原理（所有计算机的共性）

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微机原理及应用（特定机型介绍，单片机或8086PC机，怎样应用计算机）

控制之路

数据处理之路

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汇编语言程序设计

数据结构

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单片机技术/微机接口

操作系统

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数据库理论

软件技术基础

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计算机网络

软件工程

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应用系统设计

计算机网络

＋＋2课程目标微机原理与接口技术是学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程：微型计算机（Intel808616位机）的基本原理(部件及之间的关系、工作原理与逻辑实现)汇编语言程序设计微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力，提高利用微机解决实际问题的能力。

3教材及参考资料教材:周荷琴、吴秀清。微型计算机原理与接口技术（第4版）。中国科学技术大学出版社，2008高建生等。计算机组成原理。华中科技大学出版社，2004钱晓捷等。微型计算机原理及接口技术。北京：机械工业出版社，1999王元珍、韩宗芬。IBM-PC宏汇编语言程序设计，第二版。华中理工大学出版社，19964课程要求及说明闭卷考试考试重点（知识点）在课堂和作业中体现（听课记笔记、作业要认真）上机很重要，是掌握汇编语言的关键课件可下载：Email:Password:public补考靠不住！！！5第1章绪论本章主要内容1.1微型计算机的发展概况1.2微型计算机系统1.3计算机数据格式71.1微型计算机的发展概况1.计算机的发展简史2.微型计算机的发展概况81.计算机的发展简史最古老的计算工具——算筹最古老的计算器——算盘1500年达芬奇手稿——机械式计算机PASCAL(1623)加法机,人类历史上第一台机械式计算机

1673年G.Leibnitz乘法机器,同时还提出了“可以用机械代替人进行繁琐重复的计算工作”的伟大思想。

1821年Babbage差分机1888年赫尔曼·霍勒斯制表机,用电气控制技术取代了纯机械装置

1938年朱斯的Z系列计算机1943年英国“巨人”计算机1944年艾肯的MARK-I,是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一

91.计算机的发展简史类型时期主要器件重要特征第一代1946-1958电子管水银延迟线；速度低，体积大，价格昂贵，可靠性差；机器语言，汇编语言，用于科学计算(定点运算)第二代1958-1964晶体管磁芯；速度提高，体积缩小，可靠性提高；算法语言，操作系统，从科学计算扩大到数据处理(浮点运算)，FORTRAN、ALGOL-60、COBOL

第三代1964-1971中、小规模集成电路半导体；体积小，可靠性大大提高，速度达几MIPS，机种多样化，“小型计算机”出现，软件技术和外设发展迅速，应用领域不断扩大第四代1971-中、大及超大规模集成电路速度提高至GIPS乃至TIPS水平，多机并行处理和计算机网络迅速发展。“微型计算机”出现10各时代代表机机型时代机型产地第一代ENIAC1946十进制EDVAC1949二进制和“存储程序”103（M-3）1957~59美.宾州大学英.剑桥大学中科院计算所第二代TRADIC1954IBM70901958DJS-21,108,X-2,441B美国贝尔实验室IBM中国第三代IBM360/370系列CDC6000/7600,STAR-100,CRAY-1NOVA,PDP-11DJS-130/200IBMCDC美中国第四代微型机APPLE,IBM-PCVAX系列长城0520,…………….APPLE，IBMDEC中国11世界上第一台台电子数字计计算机－电子子数字积分计计算机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)，由美国宾夕法法尼亚大学于于1946年年研制成功并并投入使用。。宣告人类进入入电子计算机时时代1218000多多个电子管1500个继继电器10000支支电容和7000个电阻阻重30吨占地170平平方米耗电150千千瓦运算速度5万万次/秒当时价值48万美元1314ENIAC存在的问题：：十进制计算机机每一位数由一一圈共10个个真空管表示示通过开关和插插拔电缆进行行手动编程输入程序和数数据可能需要要半天时间能否将程序和和数据存在存存储器中？EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)出现现15现代电子计算算机之父1944~1945年间间，美籍匈牙牙利科学家冯冯·诺伊曼在在ENIAC尚未问世时时注意到其弱弱点，并提出出一个新机型型EDVAC的设计方案，，其中提到了了两个设想：：采用二进制和和“存储程序序”。这两个设想想对于现代计计算机至关重重要，也使冯冯·诺伊曼成成为“现代电电子计算机之之父”，冯··诺伊曼机体体系延续至今今。16第二代电子计计算机——IBM7090美国IBM公公司于1959年生产的的IBM7090型采采用晶体管的的第二代电子子计算机。它它的体积减小小了，运算速速度却更快。。17第三代电子计计算机——IBMS/360S/360极极强的通用性性适用于各方方面的用户，，它具有“360度”全全方位的特点点，并因此得得名。开发S/360被称为““世纪豪赌””，IBM为为此投入了50亿美元的的研发费用，，远远超过制制造原子弹的的“曼哈顿计计划”的20亿美元。计算兼容性18第四代计算机机从1970年年至今的计算算机基本上都都属于第四代代计算机，它它们都采用大大规模和超大大规模集成电电路。随着技技术的进展，，计算机开始始分化成通用大型机、、巨型机、中中型机、小型型机和微型机机、单片机。微型计算机特特征：体积小小、重量轻、、功耗小、可可靠性强、价价格便宜、使使用方便、软软件丰富微型计算机的的核心是：微处理器（CPU）191.2微型型计算机的发发展概况第一代（1971-1973年）：：4位和低档8位微处理器器时代第二代（1973-1978年）：：中高档8位微微处理器时代第三代（1978-1980年）：：16位微处理理器时代第四代（1983-1993年年）：32位微处理理器时期第五代（1993-1996年）：Pentium微处理器器的时代第六代（1997至今））：加强型Pentium时代第七代：64位CPU时代20第一代（1971-1973年）：：4位和低档档8位微处理理器时代典型产品有Intel4004(1971年年、4位)和和Intel8008（1972年、8位））。特点:1.字长：4位或8位2.时钟频率率：1MHz3.平均执行行指令时间：：15~20μμs4.集成度：：2000管/片21Intel4004、、8008第第一代微处处理器1971年1月，Intel公司的的霍夫研制成成功世界上第第一块4位芯片Intel4004，标志着着第一代微处理理器问世，微处理理器和微机时时代从此开始始。1971年11月，Intel推出出MCS-4微型计算机机系统（包括括4001ROM芯片片、4002RAM芯芯片、4003移位寄存存器芯片和4004微处处理器）特点：指令系系统较简单、、运算功能较较差，价格低低廉应用：面向计计算器、二次次仪表和家电电2240044004包含含2300个个晶体管，尺尺寸规格为3mm×4mm，计算性性能远远超过过当年的ENIAC，最最初售价为200美元。。2380081972年4月，霍夫等等人开发出第第一个8位微微处理器Intel8008。由由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，，因此仍属第第一代微处理理器。24第二代（1973－1978年）：：中高档8位位微处理器时时代Intel8080,Motorola公司司的M6800，Zilog公司的的Z80，Intel公公司的8085，Rockwell与MOSTechnology的6502等。特点:1.字长：8位2.时钟频率率：2～4MHz3.平平均执执行指指令时时间：：1～2μμs4.集集成度度：5000～～10000管管/片片25Intel80801973年年8月月，霍霍夫等等人研研制出出8位位微处处理器器Intel8080，以以N沟沟道MOS电路路取代代了P沟道道，第第二代代微处处理器器就此此诞生生。主频2MHz的的8080芯片片运算速速度比8008快10倍，可可存取64KB存储器器，使用用了基于于6微米米技术的的6000个晶晶体管，，处理速速度为0.64MIPS。特点：指令系系统较完完善、运运算速度度提高一一个数量量级，寻寻址能力力增强应用：面向智智能仪表表、家电电、工业业控制26第三代（（1978-1980年）：：16位位微处理理器时代代Intel公司司的8086/8088、Motorola公司司的M68000和Zilog公公司的Z8000特点:1.字长长：16位2.时钟钟频率：：5～40MHz3.平均均执行指指令时间间：0.5μμs4.集成成度：20000～～60000管/片片27Intel80861978年6月月，Intel推出4.77MHz的8086微微处理器器，标志志着第三三代微处处理器问问世。它它采用16位寄寄存器、、16位位数据总总线和29000个个3微米米技术的的晶体管管，售价价360美元。。特点：指指令系统统丰富，，采用多多级中断断，多种种寻址方方式，段段式存储储，系统统软件应用：工工业控制制28Z80微微处理器器Zilog公司司于1976年年开发的的Z80微处理理器，广广泛用于于微型计计算机和和工业自自动控制制设备。。当时，，Zilog、、Motorola和和Intel在在微处理理器领域域三足鼎鼎立。29第四代（1983-1993年）：32位微微处理器器时期1983年Zilog公司推推出Z8000微处理理器1984年Motorola公司推推出MC68020微微处理器器1985年，Intel公公司推出出能进行行多任务务处理的的32位位微处理理器803861989年，Intel公公司推出出80486，，同期有有Motorola公公司的M68040特点:1.字长长：32位2.时钟钟频率：：10～120MHz3.平均均执行指指令时间间：0.2μμs4.集成成度：几十万～～上百万万管/片片30第五代（（1993～1996）：Pentium微处理理器的时时代1993年3月月，Intel公司的的奔腾（（Pentium）时钟频率率：60/66MHz运行速度度：100MIPS集成度：：310万管/片1995年2月月，Intel公司司的PentiumPro时钟频率率：166MHz以上上集成度：：550万管/片1996年Intel公司司的PentiumMMX(多多能奔腾腾)31第六代（（1997至今今）：加加强型Pentium时代1997年到1999年，Intel公司司的PentiumⅡ、、PentiumⅢⅢ、AMD公司的的AMD-K7，这些芯芯片的集集成度高高达750万管管/片，，时钟频频率达到到750MHz。2001年底，，PentiumⅣ主频高达达2GHz，具具有4200万万只晶体体管，主主流高端端32位位CPU市场的的佼佼者者。AMD公公司的AthlonCPU，1.33GHz主频频及2GHz主主频。32第七代：：64位位CPU时代2001年5月月，Intel公司正正式推出出了第一一种64位微处处理器Itanium。Itanium由英英特尔和和惠普联联合开发发，主要要用于工工作站和和服务器器机型，，内置2～4MB的3级缓存存、工作作频率为为800MHz及722MHz的产产品，价价格为1177美元至至4427美元元。AMD公公司的AMD-K833当前CPU发展展方向64位，，多核双核2005年：IntelCore处理器器2006年：IntelCore2/赛赛扬Duo处处理器器4核2007年：Intel四四核心服服务器用用处理器器IntelExtremeX6800、corei5。AMD羿羿龙IIX48106核INTELi7980X6核核2006年7月月14日日,Intel正式发发布核心心代号为为Conroe的Core2系列列处理器器。Core微架构构拥有双核心、64bit指令令集、4thread超标标量体系系结构和乱序执行行机制等技术，，使用65/45nm制造工工艺生产产，支持持36bit的的物理寻寻址和48bit的虚虚拟内存存寻址，，支持包包括SSE4在在内的Intel所有有扩展指指令集。。Core微架架构的每每个内核核拥有32KB的一级级指令缓缓存、32KB的双端端口一级级数据缓缓存，2个内核核共同拥拥有4MB或2MB的的共享式式二级缓缓存。34计算机的的发展日日新月异异从计算机机的规模模，运算算速度上上看:巨型机、、大型机机、中型型机、小小型机、、微型机、、单片机机从CPU的发展展来看:4004－>8008->8086->8088->80186->80286->80386->80486-586->pentium->PII->PIII->P4->…35第一台微型计算机机：Altair88001975年年4月，MITS发发布第一个个通用型Altair8800，售售价375美元，带带有1KB存储器。。这是世界界上第一台台微型计算算机Altair定位在在青年电脑脑迷市场PaulAllen和BillGates在三周内内为Altair开开发出BASIC语言，MITS成为为两个未来来富翁的第第一个客户户36Apple1976年年3月，SteveWozniak和SteveJobs开开发出微型型计算机AppleI，4月1日愚愚人节这天天，两个Steve成立了Apple计算机公公司。AppleII是第一个带有有彩色图形形的个人计计算机，售价为1300美美元。AppleII及其其系列改进进机型风靡靡一时，这这使Apple成为为微型机时时代最成功功的计算机机公司。371981-PC元年早在1980年7月月，一个负负责“跳棋棋计划”的的13人小小组秘密来来到佛罗里里达州波克克罗顿镇的的IBM研研究发展中中心，开始始开发后来来被称为IBMPC的产品品。一年后后的8月12日，IBM公司司在纽约宣宣布第一台台IBMPC诞生生，这个开开创计算机机历史新篇篇章的时刻刻。第一台IBMPC采用用了主频为4.77MHz的Intel8088操作系统是Microsoft提供供的MS-DOSIBM将其命命名为“个人人电脑（PersonalComputer）38我国计算机技技术的发展1953年开开始研究，1958年研研究出第一台台计算机，103型通用计算机机50年来相继继研究出了第第二代，第三三代计算机。。80年代研究究出了每秒１１亿次的巨型型机，银河I,II,其他如曙光天演(清华BBS,学校高性性能计算中心心)。1985年6月，，中国第一台台自行研制的的微机长城0520研制成功，其其广告词是：：“一台我们们自己制造的的能够处理中中文的电脑””。在高性能计算算，并行计算算上已紧跟国国际先进水平平，但计算机机的核心部件件CPU技术术还远远落后后。中科院研究开开发的龙芯／GODSON39龙芯40计算机发展的的理论基础和和规律1、逻辑代数数：逻辑代数系统统采用二进制制，是现代电电子计算机的的数学和逻辑辑基础。2、图灵机：：英国数学家图图灵通过数学学证明得出理理论上存在““通用图林机机”，为可计计算性的概念念提供了严格格的数学定义义。现代通通用数字计算算机的数学模模型3、冯.诺依依曼计算机原原理：二进制存储程序并按按地址顺序执执行(程序控控制）4、Moore定律：微处理器内晶晶体管数每18个月翻一一番5、Bell定律：如果保持计算算能力不变，，微处理器价价格每18个个月减少一半半6、Gilder定律：：未来25年（（1996年年预言）里，，主干网的带带宽将每6个个月增加一倍倍7、Metcalfe定定律：网络价值同网网络用户数的的平方成正比比8、半导体存存储器发展规规律：DRAM密度度每年增加60%，每三三年翻四倍9、硬盘存储储技术发展规规律：硬盘的密度每每年增加约一一倍41计算机发展的的趋势总趋势：速度度越来越快，，体积越来越越小，成本越来越低低，功耗越来来越低微型计算机已已迈入64位的新时代精减指令计算算机（RISC）正在逐步取代代复杂指令计算算机（CISC）多媒体计算机机技术、网络存储技术术正在推广使用用大规模并行处处理系统（MPP）的处处理速度已达达到TFLOPS（每秒1012条浮点指令,万亿）级超立方体计算机、神经网络计算机等高性性能计算机正正在加紧研究究、试制之中中。随着电子器件件速度极限的的逼近．人们们又开始了全全新时代计算算机的研究………42二十一世纪的的计算机光计算机：光能够像电一一样传送信息息，其抗干扰扰能力强，传传输速度快，，并且光学器器件的能耗非非常低。尤为为重要的是，，光的独立性性使得大规模模的并行计算算成为可能。。生物计算机：：生物系统的信信息处理过程程是基于分子子的计算与通通讯过程，生生物计算不是是按照传统的的确定算法来来解决问题，，而是通过竞竞争优化的方方式来求解问问题。生物计计算的主要形形式是学习和和记忆。生生物系统在解解决复杂图形形和多重模式式判定方面有有独特的优势势。量子计计算机机：量子计计算的的概念念远比比光子子计算算和生生物计计算出出现得得晚，，但却却具有有更大大的革革命潜潜力。。信息存存储器器目前，，在室室温下下能够够制造造出单单电子子内存存，在在大约约7平平方纳纳米大大小的的位元元上，，每一平平方纳纳米就就能存存储250GB的信信息。43第一章章绪绪论主主要内内容1.1微微型计计算机机的发发展概概况1.2微微型计计算机机系统统1.3计计算机机数据据格式式441.微微型型计算算机硬硬件结结构主机外围设备CPU运算器控制器存储器输入设备－接口输出设备－接口系统总线微型计计算机