微机发展史概论

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世界上第一台电子数字计算机－电子数字积分计算机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)，由美国宾夕法尼亚大学于1946年研制成功并投入使用。宣告人类进入电子计算机时代

1218000多个电子管1500个继电器10000支电容和7000个电阻重30吨占地170平方米耗电150千瓦运算速度5万次/秒当时价值48万美元1314ENIAC存在的问题：十进制计算机每一位数由一圈共10个真空管表示通过开关和插拔电缆进行手动编程输入程序和数据可能需要半天时间能否将程序和数据存在存储器中？EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)出现15现代电子计算机之父1944~1945年间，美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼在ENIAC尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯·诺伊曼成为“现代电子计算机之父”，冯·诺伊曼机体系延续至今。16第二代电子计算机——IBM7090美国IBM公司于1959年生产的IBM7090型采用晶体管的第二代电子计算机。它的体积减小了，运算速度却更快。

17第三代电子计算机——IBMS/360S/360极强的通用性适用于各方面的用户，它具有“360度”全方位的特点，并因此得名。开发S/360被称为“世纪豪赌”，IBM为此投入了50亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的“曼哈顿计划”的20亿美元。计算兼容性18第四代计算机从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机，它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、单片机。微型计算机特征：体积小、重量轻、功耗小、可靠性强、价格便宜、使用方便、软件丰富微型计算机的核心是：微处理器（CPU）191.2微型计算机的发展概况第一代（1971-1973年）：4位和低档8位微处理器时代第二代（1973-1978年）：中高档8位微处理器时代第三代（1978-1980年）：16位微处理器时代第四代（1983-1993年）：32位微处理器时期第五代（1993-1996年）：Pentium微处理器的时代第六代（1997至今）：加强型Pentium时代

第七代：64位CPU时代20第一代（浙1971留-197痕3年）：鼻4位和低窃档8位微芬处理器时器代典型产板品有I痒nte院l4沉004乎(19班71年脖、4位童)和I阴nte纯l8桨008帐（19滨72年袋、8位块）。特点:1.字长厉：4位或肢8位2.时车钟频率贩：1MH储z3.平均你执行指令蚕时间：15~2宅0μs4.集琴成度：2000阴管/片21Inte押l40壤04、8宝008宣第一代微参处理器1971拜年1月，米Inte欠l公司的股霍夫研制累成功世界培上第一块4位芯片In词tel追4004树，标志着第一代微铸处理器问世，微趣处理器和棍微机时代辈从此开始挪。197面1年1饱1月，抚Int简el推误出MC管S-4炮微型计摆算机系阀统（包葛括40响01锅ROM坐芯片、有400换2R妈AM芯触片、4必003缎移位寄薯存器芯露片和4秀004碎微处理钢器）特点：饺指令系寇统较简戒单、运姜算功能得较差，牛价格低降廉应用：贿面向计喇算器、捎二次仪哨表和家道电2240044004哲包含23蛛00个晶冈体管，尺蜜寸规格为岂3mm×依4mm，请计算性能袄远远超过馋当年的E诞NIAC险，最初售凯价为20舅0美元。2380081972毁年4月，障霍夫等人碧开发出第高一个8位换微处理器盟Inte府l80肠08。由魄于800粪8采用的怀是P沟道纱MOS微趟处理器，海因此仍属串第一代微泛处理器。24第二代浙（19柏73－烘197汗8年）团：中高目档8位前微处理术器时代Inte队l80怎80,M废otor遥ola公进司的M6吃800，雷Zilo丈g公司的虎Z80，握Inte掘l公司的沫8085待，Roc责kwel勇l与MO固STe与chno葱logy蜘的650吐2等。特点:1.字长境：8位2.时钟袋频率：2～4M蹦Hz3.平均吸执行指令欠时间：1～2滤μs4.集罢成度：500馆0～撕10就000瓦管/片25Int土el尝808异01973称年8月，就霍夫等人鸡研制出8绞位微处理碎器Int司el8绒080，河以N沟道宿MOS电央路取代了渠P沟道，辉第二代微运处理器就假此诞生。主频2M诸Hz的8腾080芯之片运算速休度比80旷08快1霉0倍，可径存取64毕KB存储就器，使用规了基于6陕微米技术体的600桑0个晶体霞管，处理蜡速度为0弯.64M下IPS。特点：指令喇系统较教完善、球运算速编度提高建一个数追量级，弊寻址能蠢力增强应用：面向找智能仪开表、家蜻电、工睡业控制26第三代字（19啊78-报198污0年）爬：16臂位微处筹理器时充代Int边el公怨司的8淹086岔/80绒88、确Mot熄oro允la公包司的M怕680贞00和龄Zil坦og尊公司的抽Z80烤00特点:1.字长包：16位2.时钟吧频率：5～4三0MH霞z3.平均型执行指令胆时间：0.5挺μs4.集抹成度：200惑00登～6坐000点0管/趟片27Inte勾l808饶61978星年6月，蔽Inte触l推出4详.77M摇Hz的8池086微慎处理器，见标志着第凝三代微处篮理器问世剃。它采用16位煤寄存器李、16原位数据观总线和290山00个3舱微米技术手的晶体管济，售价3沉60美元浴。特点：活指令系抛统丰富朗，采用姜多级中万断，多幅种寻址朋方式，握段式存坐储，系天统软件应用：工齿业控制28Z80微加处理器Zil剧og公瞒司于1农976浮年开发战的Z8显0微处优理器，弟广泛用眠于微型衰计算机态和工业猜自动控喉制设备侍。当时扮，Zi佛log钱、Mo标tor铃ola蔑和In勿tel境在微处荒理器领抗域三足践鼎立。29第四代（198燥3-19肆93年）：32位建微处理储器时期1983选年Zil拿og公司盒推出Z8睬000微井处理器1984蛾年Mot赏orol立a公司推路出MC6陶8020疫微处理器198坐5年，治In超tel星公司推野出能进政行多任牢务处理脂的32槽位微处业理器8旁038赚61989葱年，I舰ntel雕公司推出辞8048园6，同期崇有Mot锯orol潮a公司的祥M680旨40特点:1.字精长：32位2.时竿钟频率饰：10～1谋20MH府z3.平均即执行指令紫时间：0.2悠μs4.集糊成度：几十万埋～上百森万管/波片30第五代卵（19香93～编199甘6）：臂Pen饿tiu秃m微处谢理器的掀时代1993赤年3月，厅Inte状l公司的燃奔腾（P迅enti粥um）时钟频斜率：6备0/6沟6MH访z运行速度惕：100象MIPS集成度：嚷310万艳管/片1995丸年2月，坏Int炒el公司雷的Pen链tium咽Pro时钟频率密：166碰MHz以桥上集成度：显550万找管/片1996锡年In颗tel公五司的Pe嗓ntiu耳mMM鄙X(多摩能奔腾)31第六代（爽1997私至今）：愧加强型P表enti玩um时代199娘7年到狡199妥9年，限Int付el公榨司的Pent帆ium晋Ⅱ、P属enti暑umⅢ、AMD丑公司的AMD疗-K7，这些宁芯片的担集成度茅高达7立50万挣管/片电，时钟汉频率达联到75怨0MH状z。2001求年底，Pent华ium暖Ⅳ主频高达弃2GHz较，具有4而200万宋只晶体管御，主流高群端32位惊CPU市棍场的佼佼誉者。AMD差公司的Athl债onC直PU，1.拨33G肝Hz主娇频及2冒GHz业主频。32第七代僚：64前位CP蚀U时代2001雄年5月，远Inte蜘l公司正贡式推出了债第一种6愁4位微处开理器Ita迷niu稿m。Ita估nium游由英特尔块和惠普联墓合开发，旅主要用于焦工作站和焰服务器机鱼型，内置踩2～4M禾B的3级翻缓存、工氏作频率为浩800M饼Hz及7托22MH纠z的产品刚，价格为织1177矮美元至4精427美天元。AMD按公司的AMD-鉴K833当前CP军U发展方纤向64位区，多核双核200常5年：繁Int松el菌Cor汽e处理吧器200瓶6年：肿Int筒el录Cor在e2喝/烈赛扬暗Duo忆处理巡寿器4核200另7年：核Int愧el泽四核心饺服务器套用处理矿器Inte现lEx迎trem卧eX6故800深、cor碗ei5肌。AMD跳羿龙宵IIX品48祥106核INT百EL仔i7窃980厕X6胞核200闸6年7铜月14足日,I温nte贿l正式孤发布核孤心代号并为Co尽nro算e的C蛮ore拿2系天列处理贵器。Cor列e微架性构拥有双核心、64bi昼t指令集、4th迈read便超标量体嘱系结构和乱序执烘行机制等技术粪，使用歌65/冬45n泰m制造挽工艺生围产，支挎持36炸bit置的物理抹寻址和虹48b状it的米虚拟内布存寻址奴，支持粒包括S莫SE4裹在内的榆Int担el所便有扩展翼指令集牙。Co挨re微书架构的俱每个内却核拥有纸32K篇B的一败级指令刑缓存、姜32K长B的双甜端口一朴级数据颜缓存，艘2个内辫核共同铅拥有4碗MB或膜2MB叛的共享德式二级输缓存。34计算机的揭发展日新狐月异从计算狮机的规旺模，运基算速度内上看:巨型机因、大型样机、中及型机、耻小型机钢、微型机、加单片机从CP挪U的发肚展来看:400阻4－>束800坚8->字808家6->圣808插8->潮801巩86-粥>80伸286虏->8丝式038魄6->闯804铲86-仙586煤->p拳ent锐ium邪->P粒II-行>PI贯II-笔>P4嚷->…35第一台微型计算牛机：Alt唐air盐88001975菌年4月，肢MITS足发布第一肌个通用型妨Alta思ir8锣800，总售价37届5美元，栽带有1K秘B存储器悠。这是世非界上第一摧台微型计城算机Alt暖air搜定位在社青年电绑脑迷市削场Pau丧lA着lle膨n和B明ill斯Ga冈tes改在三周桌内为A术lta迁ir开史发出BASI父C语言，M橡ITS成伍为两个未咬来富翁的积第一个客滩户36App扒le1976费年3月，词Stev口eWo历znia法k和St把eve糖Jobs泻开发出微鞭型计算机蹈Appl慈eI，死4月1日示愚人节这政天，两个箭Stev揉e成立了规Appl答e计算机而公司。Appl剥eII是第一个带爷有彩色图眨形的个人金计算机，售价为旁1300膝美元。A股pple里II及砖其系列改牌进机型风脚靡一时，染这使Ap吓ple成衫为微型机毙时代最成舌功的计算浓机公司。37198损1-PC元年早在19父80年7冻月，一个签负责“跳搞棋计划”辱的13人季小组秘密忙来到佛罗咽里达州波环克罗顿镇棕的IBM饰研究发展鹿中心，开孟始开发后艳来被称为桐IBM软PC的产艘品。一年纵后的8月僚12日，仗IBM公兆司在纽约蕉宣布第一允台IBM鼠PC诞刻生，这个达开创计算酬机历史新梨篇章的时级刻。第一台句IBM腐PC总采用了份主频为血4.7纪7MH画z的I廊nte德l8坡088操作系统级是Mic彻roso区ft提供透的MS-穿DOSIBM崭将其命崭名为“扯个人电感脑（P丘ers山ona焰lC绝omp盏ute丘r）38我国计槽算机技今术的发馋展1953越年开始研故究，19侧58年研岂究出第一希台计算机观，103型通用计拿算机50年逗来相继否研究出编了第二逐代，第罗三代计友算机。80年代内研究出了盘每秒１亿迁次的巨型季机，银河I,手II,其他如曙光天睬演(清华努BBS女,学校访高性能蛋计算中零心)。剃198竿5年6鼠月，中棕国第一菠台自行业研制的秧微机长城0座520研制成谢功，其稿广告词释是：“链一台我辰们自己田制造的绳能够处附理中文虏的电脑姑”。在高性饮能计算播，并行岁计算上继已紧跟白国际先柱进水平漠，但计刚算机的扑核心部允件CP泛U技术芹还远远苹落后。中科院签研究开脊发的龙芯／规GOD季SON39龙芯40计算机发蹲展的理论沈基础和规年律1、逻割辑代数据：逻辑代数朽系统采用蹦二进制，骑是现代电钟子计算机扬的数学和奴逻辑基础站。2、图音灵机：英国数学冷家图灵通暖过数学证直明得出理冤论上存在歇“通用图闹林机”，轮为可计算晨性的概念盲提供了严士格的数学送定义。读现代通用显数字计算罪机的数学非模型3、冯.塔诺依曼计伐算机原理软：二进制存储程院序并按辞地址顺伯序执行才(程序畏控制）4、M暮oor麦e定律林：微处理志器内晶管体管数淘每18焰个月翻华一番5、B猴ell快定律：如果保持伙计算能力抛不变，微利处理器价指格每18析个月减少休一半6、G水ild黄er定冬律：未来2历5年（剧199僵6年预赛言）里述，主干租网的带谅宽将每谱6个月毁增加一裕倍7、M选etc真alf燥e定律透：网络价值临同网络用霜户数的平涂方成正比8、半导闪体存储器泛发展规律蛾：DRA晒M密度简每年增可加60座%，每睛三年翻藏四倍9、硬匠盘存储翼技术发补展规律品：硬盘的密胀度每年增越加约一倍41计算机发据展的趋势总趋势疫：速度哀越来越扑快，体斜积越来刘越小，成本越来搁越低，功夫耗越来越梁低微型计射算机已拌迈入64位的新时兼代精减指令松计算机（患RISC伸）正在逐步旁取代复杂指令础计算机（际CISC察）多媒体计孔算机技术、网络存储葡技术正在推寇广使用大规模焰并行处杆理系统滴（MP闪P）的色处理速贸度已达版到TFLO毯PS（每秒鸡1012条浮点指政令,万亿彼）级超立方体计算机、神经网昼络计算机居等高性欠能计算溪机正在泛加紧研更究、试新制之中遣。随着电子息器件速度誉极限的逼增近．人们把又开始了搅全新时代偶计算机的绍研究竭……42二十一涌世纪的珠计算机光计算机顽：光能够江像电一序样传送茧信息，纯其抗干态扰能力迅强，传倒输速度滴快，并距且光学炉器件的郊能耗非耍常低。珍尤为重丈要的是魂，光的遍独立性街使得大购规模的奴并行计案算成为趴可能。生物计执算机：生物系统谈的信息处个理过程是道基于分子醒的计算与谎通讯过程屑，生物计龟算不是按乓照传统的名确定算法仙来解决问燥题，而是钳通过竞争吗优化的方敞式来求解隶问题。生近物计算的常主要形式亡是学习和士记忆。烦生物系统符在解决复符杂图形和盈多重模式盲判定方面凭有独特的扁优势。量子计算绍机：量子计牺算的概女念远比刷光子计板算和生御物计算隔出现得脉晚，但浓却具有稼更大的纺革命潜柄力。信息存拆储器目前，酿在室温仇下能够龙制造出差单电子搅内存，摄在大约慢7平方笛纳米大自小的位芝元上，每一平喘方纳米领就能存忙储25懂0GB考的信息。43第一章扯绪论主要薄内容1.1岭微型计算辈机的发展扣概况1.2靠微型计算扩机系统1.3锹计算撤机数据滴格式441.骂微型计泼算机硬甘件结构主机外围设备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炉算机组暗成框图45冯•诺秤依曼型尖计算机存储程序历计算机—又称为冯•诺依横曼型计算丽机以运算器为核心欧、以存储程优序原理为基础；将计算过程描述为役由许多及条指令灰按一定谈顺序组俭成的程僻序，即张程序是躬由多条亩有逻辑饥关系的各指令组扑成，指妹令的长码度不等鼓（一般堡为1～幕4字节励）；数据和程意序均以二梯进制代馆码的形氧式不加苹区别地原存放在捐存储器墙中，存毁放位置批由地址谜指定，安地址码锅也是二奇进制形径式；由控制器控制整个舰程序和数纱据的存取每以及程序张的执行。46控制器按朵预先存放迅在计算机聋存储器中竹的程序的监流程自动狮地连续取里出指令并负执行之。运算器输出设备控制器输入设晕备存储器指令流控制命草令数据流存储程马序计算察机的工姓作原理47程序的梢执行过挺程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令译码取操作吴数执行指繁令存结果指令周期操作码操作数执行1、CP乘U如何知梅道从哪里巴取出程序满的第一条歌指令？2、CP危U如何按肝程序控制黄流执行指评令？3、CP拥U如何知肢道从哪里观取操作数花？——操作区系统——程序梨计数器——地梳址、寻全址方式489、静夜铅四无邻益，荒居探旧业贫岗。。4月-盒234月-2选3Frid洗ay,堂Apri掉l28间,20锡2310、雨中黄粱叶树，灯则下白头人雕。。15:5医3:5415:插53:际5415:5诉34/2径8/2猎023五3:就53:亿54搂PM11、以我衣独沈久猛，愧君遥相见频想。。4月-2颈315:5厚3:5415:5叨3Apr权-2328-艺Apr也-2312、故人江节海别，几芝度隔山川也。。15:5董3:5415:缺53:酱5415:屑53Fri样day章,A婶pri矮l2青8,当202壤313、乍见址翻疑梦绪，相悲寺各问年堵。。4月-2瓶34月-2敞315:5愧3:5415:5格3:54Apri糠l28挤,20务2314、他乡元生白发穿，旧国控见青山绵。。28四弯月20挎233:5能3:5诞4下冈午15:5开3:544月-2战315、比不感了得就邻不比，象得不到狼的就不漆要。。轨。四月怀233:53漏下午4月-2薄315:5骂3Apri亡l28祖,20姓2316、行动出失成果，工燃作出财富滋。。2023秒/4/2撒815轨:53:算5415:5征3:5428A自pril滩202辱317、做前，宝能够环视环四周；做认时，你只槐能或者最顿好沿着以老脚为起点腊的射线向芬前。。3:53胞:54幼下午3:5努3下诞午15:5碧3:544月-抖239、没有失箱败，只有衡暂时停止歇成功！。4月-2擦34月-2领3Fri滑day奋,A烛pri浮l2培8,浮202丘310、很多助事情努择力了未志必有结弯果，但最是不努摧力却什械么改变央也没有挑。。15:5暴3:5415:屿53:鱼5415:润534/28杂/202乌33:严53:5匹4PM11、成功就蜘是日复一骨日那一点浊点小小努肺力的积累爬。。4月-2矿315:灾53:早5415:5击3Apr翼-2328-A及pr-2刑312、世间成睬事，不求义其绝对圆份满，留一租份不足，郊可得无限钩完美。。15:搭53:联5415:狼53:垦5415:5源3Frid居ay,比Apri呆l28在,20走2313、不知蚁香积寺稠，数里低入云峰思。。4月-鼻234月-2陷315:5分3:5415:5海3:54Apr街il域28,秋20舌2314、意志坚芳强的人能