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时间:2017-12-27
《《微型计算机原理与接口技术》教案1》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第1章基础知识1.1概述1946年,世界上第一台计算机ENIAC在美国问世以来,计算机技术的发展日新月异,在五十多年的历史中,先后经历了电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机,到大规模、超大规模集成电路计算机这样四代的更替。目前已有了第五代“非冯·诺依曼”计算机和第六代“神经”计算机的研制计划。所谓“非冯·诺依曼”计算机,是将现有的计算机系统结构进行改革,把电脑仿真为人脑的结构。每个人的脑体只有900克左右,但它能存储和处理及其大量的信息,并具有分析和综合的能力,这就是人的智能。计算机研究有一个分支,叫人工智能,就是所谓第五代的人工智能计算机。生物大脑神经网络可看成一个大规模并行处理
2、的、紧密耦合的、能自行重组的计算机网络。神经网络使人能有效地组织和处理信息,对神经网络研究,并从大脑工作的模型中抽取计算机设计的模型,这就是所谓第六代的神经网络计算机。计算机按其性能、价格、体积、规模不同可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。其中微型计算机诞生于20世纪70年代。由于其体积小、价格低,在各行各业的得到了广泛的应用。微型计算机的发展历史是和大规模集成电路的发展密不可分的。1963年、1964年研制出了小规模集成电路SSI(SmallScaleIntegration)。到60年代后期,在一个几平方毫米大的硅片上,已可集成数千个晶体管,这就出现了大规模集成电
3、路LSI(LargeScaleIntegration),为微型计算机的核心部件微处理器的生产打下了基础。现代最新型的集成电路已可在单个芯片上集成上千万个晶体管,线宽小于0.13μm,工作频率已超过2GHz。到目前为止,微型计算机的核心部件微处理器(说明)的发展过程大致可分为六代(参见P.4表1-1):1.第一代4位或低档8位微处理器(说明“位”的概念)其发展大约从1971年到1973年。1971年美国Intel公司研制成功世界上第一个微处理器Intel4004,并于次年推出低档8位微处理器Intel8008。第一代微处理器指令系统较简单,运算能力较弱,速度也较慢,执行一条指令需10~20
4、μS,即0.05MIPS(millioninstructionpersecond),软件主要用机器语言(说明)和汇编语言(说明),它主要用于计算器及各种家用电器上。2.第二代高档8位微处理器1973年至1978年,各公司相继推出了第二代高档8位微处理器。1973年,美国Intel公司率先推出了Intel8080,这是一个划时代的产品,它是第一个真正实用于微型计算机的微处理器。它的存储器寻址空间(说明)增加到64K字节,并扩充了指令集,指令执行速度达0.5MIPS。软件方面,除使用汇编语言外,还可使用BASIC、FORTRAN等高级语言,后期产品,如以8085A、Z80及MC6502等CP
5、U为核心的具有磁盘和各种外设的微型计算机,还可用简单的操作系统,如CP/M(ControlProgram/Monitor)。这个时期推出的微处理器除Intel公司的产品(8080、8085)外,还有Zilog公司的Z80133及Motorola公司的M6800等。3.第三代16位微处理器1977年前后,超大规模集成电路(VLSI)研制成功,在一块芯片上可集成上万个晶体管,为研制16位微机创造了条件。1978年,Intel公司率先推出8086,为与原8位机兼容,又同时推出了准16位的微处理器8088。它的内部结构是16位,但外部数据总线是8位,其指令系统与8086完全兼容。以8088芯片为
6、核心的IBMPC及PC/XT等准16位微型计算机很快占领了市场。在此同时,Zilog及Motorola公司也相继推出了同一级别的产品Z8000及MC68000等。16位微处理器比8位微处理器集成度提高了一个数量级,功能大大增强。主要表现在以下各个方面:△数据总线的位数由8位增加到16位,大幅度提高数据处理能力(举例说明)。△地址总线由16位增加到20位,扩大了寻址范围。△时钟频率达5~40MHz,基本指令执行时间约0.15μS。系统运算速度大大提高,同时内部结构也作了改进。采用“流水线”结构(简单说明),处理速度明显加快。另外内部通用寄存器增多,减少对存储器访问(说明),且大多数通用寄存
7、器都可作累加器使用。△扩充了指令系统,指令功能大大加强,寻址方式(说明)也较为丰富。由于指令系统指令数量多,复杂程度高,故这类计算机称为复杂指令系统计算机CISC(ComplexInstructionSetComputer).△可处理多种数据类型。如二进制位、压缩BCD码、非压缩BCD码、字节、字、双字、字串等(说明)。△中断(说明)功能增强。△具有构成多微处理器系统能力。△配有较强的系统软件。1982年,Intel公司又推出16位
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