接口课件1(cpu结构).ppt

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1、微机原理及接口技术第1章：微型计算机发展概述本章重点内容:1、计算机发展概况2、MPU、微型计算机、微型计算机系统的基本概念、组成3、总线的分类以及特性一、发展概况1、计算机的发展历程第一代电子计算机称为电子管计算机。第二代计算机称为晶体管计算机，其主要逻辑元件采用的是晶体管。第三代计算机的内存储器采用了半导体存储器，可靠性和存取速度有了明显的改善。第四代计算机以采用大规模和超大规模集成电路为标志。关于第五代计算机人们正在进行着多方面的探索。1942年哈佛大学和IBM公司合作,在美国首次制造出了现代计算机的雏形

2、——马克Ⅰ。1944年美国物理学家毛希利（John·Mauchely）提出了一个名曰“高速电子管计算装置”的现代计算机制造方案。该机于1946年正式交付使用，取名ENIAC——电子数字积分机和计算机世界上第一台计算机ENIAC2、两个基本概念MPU:又称微处理器。将原来很大的中央处理器集成在一片或者几片的大规模集成电路芯片上。微型计算机：以MPU为基础，由MPU、存储器、I/O口以及其它支持逻辑组成的计算机，一般指微型计算机的硬件。3、微型计算机的特点价格便宜体积小耗电低可靠性高对环境要求低适用性、灵活性好第一

3、阶段（1971~1973）：4位或低档微处理器时代。代表：Intel4004、Intel4040。4位数据总线。微处理器和存储器采用PMOS工艺，工作速度很慢。微处理器的指令系统不完整；存储器的容量很小，只有4K；没有操作系统，只有汇编语言。主要用于工业仪表、过程控制或计算器中。4、微处理器发展的几个时代Intel4004和采用4004的计算器第二阶段（1974~1978）：8位中高档微处理器时代。代表：Intel8080/8085、ZilogZ80、Motorola6800。以8位微处理器为基础微处理器采用高

4、密度MOS（NMOS）工艺，具有较完整的指令系统和较强的功能。存储器容量达64KB，配有荧光屏显示器、键盘、软盘驱动器等设备，构成了独立的台式计算机。配有简单的操作系统（如CP/M）和高级语言。第三阶段（1978~1984）：16位微处理器时代。代表:Intel8086、8088、Motorola68000和ZilogZ8000。以16位和准32位微处理器为基础。微处理器采用HMOS工艺。在体系结构方面吸纳了传统小型机甚至大型机的设计思想，如虚拟存储和存储保护。可以使用多种高级语言，多种寻址方式、多级中断系统。

5、具有完善的OS，Microsoft公司的MSDOS操作系统并公布了IBMPC的总线设计。代表机型：IBMPC/XT、IBMPC/AT(286)IBMPC系列机8088CPUIBMPC机IBMPC/XT机IBMPC/AT机第四阶段（1985~1991）：32位微处理器时代代表：Intel80x86（80386、80486、586）。采用COMS或HMOS工艺32位数据总线和32位地址总线可以完成多任务操作第五阶段（1992~2000）：奔腾处理器时代INTEL公司32位处理器。代表：Pentium、Pentium

6、pro（高能）、PentiumMMX（多能）、PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4。CMOS集成芯片外部总线64位，内部32位内部集成浮点运算器FPU、高速缓存（Cache）、存储管理机构。流水线控制，多种高级语言、完善的OS。Pentium4Pentium80386英特尔微处理器芯片第六阶段（2000年至今）：后奔腾时代。内部、外部均64位的处理器IA-64结构。将几条指令捆绑为128Bit长指令束可运行三种操作系统工艺：采用0.18m晶体管工艺IA－64架构的发展代表：第一代芯片：MERC

7、ED第二代芯片：Mckinley第三代芯片：Madison第四代芯片：Itanium1、2、3Itanium（IPF)系列产品的特点：◆主频：800MHZ以上◆支持显性并行指令计算◆提供一系列有利于增强指令集并行的特征◆内部有128个64位整数REG128个82位浮点REG64个预测REG8个转移REG128个专门的应用REG微处理器的飞速发展8038680486奔腾奔腾2代奔腾4代80286奔腾3代IA-64（安腾）40045、集成电路的发展传统的COMS:在整个si晶片上，直接以si作为基板来制做晶体管。S

8、OI技术：在si晶片上先埋一层sio2绝缘物，用以减少晶体管的静电电容，提高处理器速度。在线宽不变的情况下，使用SOI技术可提速35％。SOI技术同铜技术的结合：传统的晶体管连接使用铝，使用铜技术的优点：◆导电性能好、发热小◆使用0.13mm以下的铜工艺芯片，提高工作频率◆减少体积6、微型计算机系统的主要指标MPU的字长：主频：处理器的时钟频率存储容量：高速缓存容量、内存容量、外存容量