《计算机的发展概况》PPT课件

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1、第一章计算机的发展概况一、计算机的发展二、微型计算机的发展三、微型计算机的特点四、微型计算机及相关技术的发展趋向一、计算机的发展电子数字计算机是高速度自动地进行算术和逻辑运算的电子设备,它的发明和应用标志着人类文明进入了一个新的历史阶段。可以说在人类发展史上,电子数字计算机的发明引起了一场极为深刻的工业革命。计算机的发展,从一开始就和电子技术,特别是半导体微电子技术和通信技术密切相关。按照构成计算机所采用的电子器件及其电路的变革,把计算机划分为若干“代”来标志计算机的发展,这已成为一种常识。二、微型计算机的发展微型计算机属于

2、第四代计算机。从1971年INTEL公司生产出第一个微处理器4004开始,在短短的十几年时间里,微处理器如雨后春笋大量地涌现出来,开发出了四代产品。第一代产品出现在1971年到1973年,以INTEL公司的8008为代表,采用PMOS工艺,基本指令执行时间为20μs到50μs,基本指令有48条,时钟频率在500kHz以下,集成度为2300元件/片。图1-1计算机价格速度的进展在1975年到1977年间出现了集成度更高,性能更好的微处理器。1978年以后,各厂家相继生产出了十六位微处理器。80286微处理器主要是为要求高性能应

3、用程序而设计的,与8088、8086向上兼容。到目前为止,在英特尔系列的微处理器中,又开发出了80486微处理器、i86064位微处理器。总之,随着超大规模集成电路工艺及超超大规模集成电路工艺的进一步发展,微处理器及微型计算机的性能将有进一步提高。表1-1列出了INTEL公司微处理器集成度的进展。表1-1INTEL公司处理器集成度进展三、微型计算机的特点建立在微细加工工艺基础上的微型计算机有许多突出的优点,正是由于这些优点,使它从问世以来就得到了极其迅速的发展和广泛的应用。1.功能强微型计算机的设计,参考了其它类型计算机的优

4、点,与别的电子设备比较,它的运算速度快、计算精度高,具有记忆和逻辑判断能力,而且每种微处理器都配有一整套支持相应微型计算机工作的软件。硬件和软件的配合,相辅相成,使微型计算机的功能大大增强,适合各行各业各种不同目的的应用。2.可靠性高由于微处理器及其配套系列芯片上可做出几千、几万甚至几十万个元件,这就减少了大量的焊点、连线、接插件等不可靠因素,使可靠性大大增加。3.价格低微处理器及其配套系列芯片采用集成电路工艺,集成度高,适合工厂大批量生产。4.适应性强在微型计算机中,硬件扩展是很方便的,而且系统的软件是很容易改变的。5.周

5、期短、见效快微处理器制造厂家除生产微处理器芯片外,还生产各种配套的支持芯片,同时也提供许多有关的支持软件,这就为我们构成一个微型计算机应用系统创造了十分有利的条件。6.体积小、重量轻、耗电省微处理器及其配套支持芯片的尺寸均比较小,最大也不过几百平方毫米。7.维护方便四、微型计算机及相关技术发展的趋向目前微型计算机基本上是沿着两个方向发展:一是生产性能更好的单片机及4位、8位微型计算机,主要是面向要求低成本的家电、传统工业改造及普及教育等,其特点是专用化、多功能、可靠性好;二是发展16位、32位、64位微型计算机,面向更加复杂

6、的数据处理、OA、DA科学计算等,其特点是大量采用最新技术成果,在IC技术、体系结构等方面,向高性能、多功能的方向发展。1.多级流水线结构在一般的微处理器中,在一个总线周期(或一个机器周期)未执行完以前,地址总线上的地址是不能更新的,如图1-2(a)所示。在流水线结构情况下,如80286的总线周期中(如图1-2(b)所示),当前一个指令周期正在执行命令时(TC周期),下一条指令的地址已被送到地址线,这样从宏观来看两条指令执行在时间上是重叠的。图1-2一般CPU总线周期与80286总线周期比较2.芯片上存贮管理技术该技术是把存

7、贮器管理部件与微处理器集成在一个芯片上。目前把数据高速缓存、指令高速缓存与MMU(存贮器管理单元)结合在一起的趋势已十分明显,这样可以减少CPU的访问时间,减轻总线的负担。3.虚拟存贮管理技术该技术已成为当前微处理器存贮管理中的一个重要技术,它允许用户将外存看成是主存贮器的扩充,即模拟一个比实际主存贮器大得多的存贮系统,而且它的操作过程是完全透明的。4.并行处理的哈佛(Harvard)结构为了克服MPU数据总线宽度的限制,尤其是在单处理器情况下,进一步提高微处理器的处理速度,采用高度并行处理技术——HarVard结构已成为引

8、人注目的趋势。哈佛结构的基本特性是:采用多个内部数据/地址总线;将数据和指令缓存的存取分开;使MMU和转换后援缓冲存贮器(TLB)与CPU实现并行操作。该结构是一种非冯·诺依曼结构,其典型的代表产品是莫托罗拉的MC68030。5.RISC结构所谓RISC结构就是简化指令集的微处理器结构。其