微处理器原理与应用一

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1、微处理器原理与应用主讲：王鹏伟章节：1~4章学时：20学时Email：wangpw@sdu.edu.cn计算机发展简史1946年2月15日，世界上第一台电子数字计算机在美国宾夕法尼亚大学问世，这台电子计算机叫“ENIAC”一、计算机的五代变化第一代为1946—1958年，电子管计算机：数据处理第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制第三代为1965—1970年，中小规模集成电路计算机：小型计算机第四代为1971—1990年，大规模和超大规模集成电路计算机：微型计算机第五代为1991年开始，第五代计算机又

2、称“知识信息处理系统”（KIPS）巨大规模集成电路计算机：单片机计算机发展简史中国人的智慧之光最古老的计算工具：算筹我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的计算工具。计算的时候摆成纵式和横式两种数字，按照纵横相间的原则表示任何自然数，从而进行加、减、乘、除、开方以及其它的代数计算。负数出现后，算筹分红黑两种，红筹表示正数，黑筹表示负数。这种运算工具和运算方法，在当时世界上是独一无二的。中国人发明算盘随着计算技术的发展，在求解一些更复杂的数学问题时，算筹显得越来越不方便了。于是在大约六、七百年前，中国人发明了算盘，它结

3、合了十进制计数法和一整套计算口诀并一直沿用至今，被许多人看作是最早的数字计算机。帕斯卡加法机（1642年）帕斯卡从加法机的成功中得出结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟人的思维活动。1971年瑞士人沃斯把自己发明的高级语言命名为Pascal，以表达对帕斯卡的敬意。1642年，法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机，这是人类历史上第一台机械式计算机，其原理对后来的计算机械产生了持久的影响。莱布尼兹乘法机（1673年）莱布尼兹同时还提出了“可以用机械代替人进行繁琐重复的计算工作”的伟大

4、思想，这一思想至今鼓舞着人们探求新的计算机。莱布尼兹认为，中国的八卦是最早的二进制计数法。在八卦图的启迪下，莱布尼兹系统地提出了二进制运算法则。1673年，德国数学家莱布尼兹发明乘法机，这是第一台可以运行完整的四则运算的计算机。据记载，莱布尼兹曾把自己的乘法机复制品送给康熙皇帝。第一台“巨人”计算机各国科学家对采用继电器的机电式计算机进行了大量的研制工作，1943年，英国科学家研制成功第一台“巨人”计算机，专用于破译德军密码。“巨人”算不上真正的数字电子计算机，但在继电器计算机与现代电子计算机之间起到了桥梁作用。第

5、一台“巨人”有1500个电子管，5个处理器并行工作，每个处理器每秒处理5000个字母。二战期间共有10台“巨人”在英军服役，平均每小时破译11份德军情报。第一台电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）水银延迟线：史上最笨重的主存储器水银延迟线：史上最笨重的主存储器研制ENIAC的工程师莫齐利想到了水银延迟线（MercuryDelayLine）——二战期间为军用雷达开发的一种存储装置－－作为内存。将一块石头掷入水中，形成波浪，波头经过一段时间才能传播到远方某处，水银延迟线的工作原理就是这样。1951年3月，由莫齐利和

6、埃克特设计的第一台通用自动计算机UNIVAC-1使用了水银延迟线存储装置。UNIVAC-1使用的水银延迟线是一根直径10mm、长150cm的管子，内部充满水银，两端各有一个转换器分别进行电-声转换和声-电转换，这样，脉冲信号从管子一端进入，转换成超声波，960ms后超声波到达管子的另一端，然后再转换成电信号输出。为了让存储系统稳定工作，水银的温度需要保持在40℃左右，因此要将水银管置于一个类似混凝土搅拌机的容器中，容器中设置有加热器用来加热水银管。第一台并行计算机EDVAC（1950年）1950问世的第一台并行计算

7、机EDVAC，共采用了2300个电子管，运算速度却比拥有18000个电子管的“埃尼阿克”提高了10倍，首次实现了冯·诺依曼体系的两个重要设想：存储程序和采用二进制。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。晶体管诞生（1947年）1947年，贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管；1950年又发明了面结型晶体管。相比电子管，晶体管体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低，电子线路的结构大大改观，运算速度则大幅度提高。肖克莱、巴丁、布拉顿于1956年

8、共同获得诺贝尔物理学奖。发明晶体管的肖克莱在加利福尼亚创立了当地第一家半导体公司，这一地区后来被称为硅谷。第一台晶体管计算机TRADIC（1954年）贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC，仅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算计算能力实现一次飞跃。晶体管计算机19