微型计算机概述

微型计算机技术

第一章微型计算机概述

♦:♦微型计算机的相关背景知识

❖1.1微型计算机的基本结构

❖1.2微型计算机系统

❖1.3微型计算机的运算基础

♦:♦计算机

♦:♦计算机的发展

♦:.CPU的出现和发展

♦:♦我们用到的电脑

世界上第一台计算机ENIAC

ENIAC长30.48米T第1米

,占地面积约170平方米，

30个操作台，约相当于10

间普通房间的大小，重达

30吨，耗电量150千瓦，造

价48万美元。每秒执行

5000次加法或400次乘法，

是继电器计算机的1000倍

、手工计算的20万倍。

（电子数字积分计算机

的简称，英文全称为

ElectronicNumerical

IntegratorAnd

Computer）,它于

1946年2月15日在美国

宣告诞生

0计算机发展阶段：电子管

核心元件，几千次/秒，用于军事与

科学研究.

世界上第一台计算机ENIAC

ENIAC1946年2月生于美

国宾夕法尼亚加立大学

J.PresperEckert&

JohnNauchly设计

体重：30吨

功率：150千瓦

占地：170平方米

速度：5000次的）

主要战绩:1951年在美

国人口普看獭役，进

行数据统计

(1946—1956)

晶体管。

0几十万次/秒，用于科学计算、数据和事务处理O

计

第

体

管

算

年

产

1955从

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，NIV1958

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如

二

成

的

第

雅

机

。

(1955-1964)

中、小规模集成电路

一在几平方毫米单晶硅片上集成十几个至上百个电子

元件；几十万至几百万次/秒；用于各个科学领域。

60年代初，中、小规模集

成电路问世。在几平方毫米

的单晶体硅片上，可以集成

相当于数十至数百个晶体管

的电路。系列化、通用化和

标准化，是这一时期计算机

设计的基本思想。

大规模、超大规模集成电路

次至上亿次/秒；进入现代社会各个领域。

Cray-2超级计算机

生于1985年

SeymourCray设计

主要用于有复杂数学运算的场合,

比如速度分析、天气预报以及

物理化学本原问题的分析

(1971~)

返回

-代微处理器

^^^ntel4004>Intel4040一4位微处理希

•Intel8008—低档8位微处理器1MHz

2.第二代微处理器

•Intel8080>MC6800、6501、6502—

8位微处理器

•Intel8085>Z80、MC6809—高档8位

微处理器

•指令比较完善，有了中断与DMA

•汇编、BASIC,FORTRAN>PL/M

•后期配备CP/M操作系统2-4MHZ

X三代微处理器

^Jtel808晨Z800型MC68000-16位

-8086数据总线16位、地址总线20位

•Intel8088—准16位

・外部数据总线8位，内部数据总线16位

-IBMPC、IBMPC/XT

•Intel80286>MC68010—高档16位

-数据总线16位，地址总线24位

-IBMPC/AT

-实地址模式、虚地址保护模式

-虚地址模式可寻址16MB物理地址和1GB的虚

拟地址空间5-40MHZ流水线技术

3四代微处理器

^^tel80386—32位微处理器

-数据总线32位，地址总线32位

-实地址模式、虚地址保护模式、虚拟8086模式

-虚地址模式可寻址4GB(232)物理地址和64TB(246)的

虚拟地址空间

•Intel80486—32位微处理器

-80386+80387+8KB的Cache

-部分采用RISC技术、突发总线技术

-使用时钟倍频技术

33420MHz

5.第五代微处理器

^^entium（奔腾）一32位微处理器

•PentiumMMX（MultiMediaExtended）（多能

奔腾）一32位微处理器

.增加了57条MMX指令

-采用了SIMD技术

-32位地址线64位数据线超标量流水线

6.第六代微处理器（P6核心结构）

日2

E渠数据线、36条地址线（区别Pentium由32案她乩蝮）

-实现了动态执行技术（乱序执行）

•PentiumII（奔腾2）—32位微处理器

•PentiumIII（奔腾3）—32位微处理器

上第六代之后的微处理器

0entium4-32位微处理器（非西核心地树）

•Itanium—64位微处理器

-米用EPIC(ExplicitlyParallelInstructionComputing)

即显式并行指令运算技术、RISC技术和CISC技术

■具有显式并行功能

■具有断定执行功能

■具有数据预装的功能

■采用三级高速缓存

ITANIUM.

•AMD64—64位微处理器

・AMD使用x86结构并扩展到64位来获得x86・64结构

・处理器能全速高性能地运行x86和x86・64程序

・64位模式不采用分段模式

•具有长模式，包括64位模式和兼容模式（允许现有

程序无需修改就运行在长模式下）

Core微结构处理器一64位微处理器

O,一、」,

•2006年Intel发布新的Core微处理器■酷睿2.

架构体系已经完全摒弃了PentiumM和

Pentium4NetBurst

•分双核、四核、八核三种在单个芯片上

封装了2.91亿个晶体管，并且在功耗降低

40%的同时提供满足当前和未来应用所

需的极高性能

CORE>

Quadinside'

2012年第三

代Corei素

型号：IntelCore^0

代名：IvyBridge

■心/线程：4/8

主叛：3.5-3.9Ghz

GPU：核芯显卡HD4000

IvyBridge

3rdGenerationIntel®Core™Processor22nm

4♦购买或组装电脑

♦:♦电脑中各种主要配件

了解一些基本原理

和方法后我们都可

以自己DIY电脑

1.1微型计算机的基本结构

❖1.1.1微型计算机的结构特点

❖1.1.2微处理器

❖1.1.3内存储器

❖1.1.4输入输出设备和输入输出接口

❖1.1.5总线

返回

1.1.1微型计算机的结构特点

1.由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五

大部分组成

2.数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储

器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制

3.控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工

作的，并由一个程序计数器（即指令地址计数器）控

制指令的执行

1.1.1微型计算机的结构特点

微型计算机结构框图

AB

DB-三总线

CBJ

由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成

1.1.2微处理器

♦:♦微处理器，中央处理单元

♦:♦简称CPU(CentralProcessingUnit)

.：♦本身具有运算和控制功能

＞控制器：负责全机的控制工作

＞运算器：执行所有的算术和逻辑运算

♦:♦微处理器是微型计算机的核心，多数CPU是单片的，有时

也会见多片型的，即几个片合起来完成一个CPU的功能.

CPU的功能:

♦1.进行算术和逻辑运算

♦2,能对指令进行译码并执行规定的动作

♦3.可暂存少量数据

4.提供整个系统所需要的定时和控制

5,能和存储器、外设交换数据

♦6,可以响应其他部件发来的中断请求

CPU的内部结构组成

<♦1.算术逻辑部件（ALU）

■处理各种数据信息，可以进行加、减、乘、除算术和与、或、非、异或

等逻辑运算

♦2.累加器和通用寄存器组

■用来保存参加运算的数据以及运算的中间结果，也用来存放地址

♦3.程序计数器（指令指针）

■指向下一条要取出的指令

♦4.指令寄存器

■存放从存储器中取出的指令码

5.译码器

对指令码进行译码和分析，从而确定指令的操作，并确定操作数的地址,

再得到操作数，以完成指定的操作。

6.时序和控制部件

指令译码器对指令进行译码时，产生相应的控制信号送到时序和控制逻

辑电路，组合炭外部电路所需要的时序和控制信号。这些信号送到微型

计算机的相应部件，以控制这些部件协调工作。

CPU的控制信号

♦:7.由CPU内部产生相应的控制信号：送到存储器、