C语言程序设计 - 中科大继续教育学院

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1、微型计算机原理与接口技术中国科学技术大学何克东第1章绪论1.1微型计算机的发展概况微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的。将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯片上作为微型计算机的中央处理器（CentralProcessUnit，CPU），称为微处理器。微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器，接口电路芯片，输入/输出设备构成。计算机的分代1946年，世界上第一台现代意义的电子计算机ENIAC（电子数值积分计算机）在美国宾夕法尼亚大学诞生，使用了18000多个真空管和超过50

2、0英里长的导线，占地170平方米，重量超过30吨，每秒只能执行约10万次运算。1948年，贝尔实验室研制出晶体管。1949年，英国剑桥大学研制出第一台程序存储计算机EDSAC(电子延迟存储自动计算器)。1958年，得克萨斯仪器公司发明了集成电路。1965年,摩尔经统计发现,集成电路内芯片的晶体管数目几乎每隔18到24个月其集成度就要翻一番,即摩尔定律。微处理器飞速发展8038680486奔腾奔腾2代奔腾4代802868086奔腾3代IA-64(安腾)40041971年1978年1983年1985年

3、1989年1993年1997年1999年2000年Moore(摩尔)定律:“微芯片上集成的晶体管数目每三年翻两番”双核2006年2001年1978年，第一代微处理机－16位的8086/8088CPU集成了29000个晶体管，主频分别为5MHz/8MHz/10MHz，寻址空间为1MB，地址总线20位，数据总线16位(8088的外部数据总线为8位)。1981年IBM公司推出了使用8088CPU的微型计算机，命名为IBM-PC。1983年，推出了IBM-PC/XT。1983年，第二代微处理机－16位的8

4、0286CPU集成了13万多个晶体管，主频20MHz，寻址空间为16MB，地址总线24位，数据总线16位首次提出了实方式和保护方式,引进了段描述符表的概念.1984年IBM公司把装有286CPU的微机命名为IBM-PC/AT。微型计算机的发展IBM-PCIBM:InternationalBusinessMachineCorp.国际商业机器公司PC:PersonalComputer个人计算机IBM-PCCPU(中央处理器)Intel(英特)OS(操作系统)MicroSoft(微软)1.组成它的主要部

5、件，如中央处理器、存储器、外部设备接口及其控制都由大规模或超大规模集成电路(VLSI)实现，现已做到仅由一决芯片构成。2.基本配置简单，一般多由主机、显示器、键盘、软盘和硬盘驱动器以及打印机等其他外部设备组成。整个微型机系统可以放在一张办公台上，不需要专门的维护人员。PC机的特点3.采用总线(BUS)结构，使中央处理器、存储器、外部设备之间的数据交换都通过总线完成，不仅简化了微型机的内部结构，又为扩充其功能提供了方便。4.可靠性高。由于微型机采用大规模集成电路技术，使系统内的组件数大幅度下降，相应

6、的连接线及焊接点数比采用中、小规模集成电路减少两个数量级以上。目前大规模集成电路芯片的损坏率为0.0005/千小时，大大提高了整机的可靠性，通常微型机都可正常工作数小时以上无故障。1985年10月，第三代微处理机－32位的80386CPU集成了27.5万个晶体管，时钟频率33MHz，4GB的寻址空间，地址总线32位，数据总线32位在芯片内部集成了分段存储管理部件和分页存储管理部件，管理高达64TB的虚拟存储，提供了“虚拟8086”的工作方式推出了数字协同处理器－80387（浮点运算部件）1989年

7、4月，第四代微处理机－32位的80486CPU集成了120万个晶体管，寻址空间4GB，地址总线32位，数据总线32位把浮点运算部件集成芯片之内，同时把一个规模大小为8KB的一级高速缓冲存储器Cache也集成进了CPU芯片内，芯片的整数处理部件采用RISC结构，引进了时钟倍频技术，使主频可能超过100MHZ1993年3月，第五代微处理机－Pentium集成了310万个晶体管，寻址空间4GB，地址总线32位，数据总线64位CPU内部配置了大小为16KB的一级高速缓冲存储器Cache芯片的主频有：60M

8、Hz、66MHz、75MHz、90MHz、100MHz、120MHz、133MHz、150MHz、166MHz、200MHz1995年11月，高能奔腾（PentiumPro）芯片内部集成了550万个晶体管，内部时钟频率为133MHz，寻址空间4G，地址总线32位，数据总线64位一级Cache大小为16KB（8KB的数据，8KB的指令），另包含了一个256KB的二级Cache芯片采用了一项被称之为“动态执行”的创新技术1996年底，多能奔腾（PentiumMMX）芯片内部集成了450