微机原理 第1章

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1、第一章微型计算机概述§1基本概念§2微处理器概述§3PC概述1§1基本概念第一台电子计算机ENIAC：1946年美国宾夕法尼亚大学制造。ElectronicNumericalIntegratorandCalculator电子数字计算机是近代重大科学成就之一。自从1946年第一台电子计算机问世以来，经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模、超大规模集成电路等几个发展阶段。2微处理器：运算器（Arithmeticlogicunit）控制器（ControlUnit）寄存器组(Registers)以及连接三

2、者的内部总线，集成在一个芯片上。叫做微处理器。又叫中央处理器（CentralProcessingUnit）~~CPU3微型计算机CPU+MM+I/O接口以及连接三者的系统总线的集合，叫做微型计算机系统。亦即硬件系统。4计算机系统=硬件系统+软件系统5§2微处理器概述1.2.1微处理器的发展1.2.2微处理器结构的发展61.2.1微处理器的发展微型计算机的发展是以微处理器的发展为特征的。微处理器自1970年问世以来，在短短几十年的时间里以极快的速度发展，初期每隔2～3年就要更新一代，现在则不到一年更

3、新一次。第一阶段：1971～1973年其典型产品是Intel4004（4位）和Intel8008（8）集成度约为2000个晶体管/片，时钟频率为1MHz。平均执行时间20微妙。4004本来是为台式计算器而研制的。但取得了意外的成功。于是，Intel将其做了改进，生产了通用的微处理机。7第二阶段：1973～1978年。其典型产品是Intel8080和M6800，字长为8位，集成度约为5000个晶体管/片，时钟频率为2MHz。是典型的第二代。1976～1978年为高档的8位微机。其典型产品是Intel

4、8085、M6802和Z80，字长为8位，集成度约为10000个晶体管/片，时钟频率为2.5～5MHz。8第三阶段：1978～1981年。为16位微机。其典型产品是Intel8086、M68000和Z8000，字长为16位，集成度约为30000个晶体管/片，时钟频率为5MHz。数字协处理器则为8087。（浮点运算）第四阶段（1981年后）：为16位微机和32位微机。其典型产品是Intel80386，集成度已达27万个晶体管/片，时钟频率为16～25MHz。由于集成度高，系统的速度和性能大为提高，可

5、靠性增加，成本降低。91989年，Intel公司将数学协处理器和高速缓存加到386芯片内，推出了80486微处理器。80486与80386完全兼容，但速度要比80386快。80486借用了80386中指令流水线和RISC（精简指令系统）的设计思想，减少了大部分指令的时钟周期。80486采用高集成度的超大规模集成电路，芯片内含有120万个晶体管，时钟频率可以达到100MHz。80486DX=80386+80387+CACHE10第五阶段：1993～2007年。有了64位微机。1993年3月，Inte

6、l公司推出Pentium微处理芯片（又称P5，俗称586），它采用比486更高集成度的超大规模集成电路。Pentium与386或486完全兼容，采用32位地址线和64位数据线，寻址范围为4GB（232），时钟频率可达60MHz甚至更高。111995年推出的PentiumPro（又称P6，俗称高能奔腾）CPU，其中集成了550万只晶体管，地址线为36位，寻址范围为64GB，主频提高到133MHz。1996年到1998年间推出PentiumII，其性能基于P5和P6芯片之间并附加多媒体声像处理指令(M

7、MX)。1999年推出PentiumⅢCPU，主频达450MHz以上，具有32KB一级高速缓冲存储器(Cache)和512KB二级高速缓冲存储器,它针对网络功能进行了优化，增加了70条扩展指令，提高了CPU处理连续数据流的效率和浮点运算速度并加强了多媒体功能(SSE=StreamingSIMDExtensions)。122000年，Intel公司推出了PentiumⅣ。采用0.18微米工艺。集成度达4200万晶体管/芯片。采用NETBurst架构。400Mhz系统总线，主频达2Mhz。2005年成

8、为双核年。现在流行Intel酷睿2结构的双核处理器和4核处理器。131.2.2微处理器结构的发展14§3PC概述1.3.1PC的发展1.3.2PC的基本组成151.3.1PC的发展161.3.2PC的基本组成：微型计算机的硬件系统概念框图如图1.2所示。１．硬件系统：17图1.2微型计算机硬件概念框图18微型计算机主要由如下几个部分组成：微处理器或称中央处理单元(CPU)、内部存贮器(简称内存)、输入输出接口(简称接口)及系统总线。（1）.CPU(CentralProcessing