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1、微机原理与接口技术,授 课：左琼 时 间：2013年春,2,汇编语言程序设计,数据结构,单片机技术,/,微机接口,操作系统,数据库理论,3,课程目标,微机原理与接口技术是学习和掌握微机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程： 微型计算机（Intel 8086 16位机）的基本原理(部件及之间的关系、工作原理与逻辑实现) 汇编语言程序设计 微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力，提高利用微机解决实际问题的能力。,4,教材及参考资料,教材: 周荷琴、吴秀清。微型计算机原理与接口技术（第4版）。中国科学技术大学出版社，2008 高建生等。计算机组成原理。华中
2、科技大学出版社，2004 钱晓捷等。微型计算机原理及接口技术。北京：机械工业出版社，1999 王元珍、韩宗芬。IBM-PC宏汇编语言程序设计，第二版。华中理工大学出版社，1996,5,课程要求及说明,闭卷考试 考试重点（知识点）在课堂和作业中体现 （听课记笔记、作业要认真） 上机很重要，是掌握汇编语言的关键 课件可下载： Email: zq_ Password : public,补考靠不住 ！,第1章 绪论,7,本章主要内容,1.1 微型计算机的发展概况 1.2 微型计算机系统 1.3 计算机数据格式,8,1.1 微型计算机的发展概况,1. 计算机的发展简史 2. 微型计算机的发展概况,9,1
3、. 计算机的发展简史,最古老的计算工具 算筹,最古老的计算器 算盘,1500年达芬奇手稿 机械式计算机,PASCAL(1623)加法机, 人类历史上第一台机械式计算机,1673年G.Leibnitz乘法机器, 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”的伟大思想。,1821年Babbage差分机,1888年赫尔曼霍勒斯制表机, 用电气控制技术取代了纯机械装置,1938年朱斯的Z系列计算机,1943年英国“巨人”计算机,1944年艾肯的MARK-I, 是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一,10,1. 计算机的发展简史,11,各时代代表机型,12,世界上第一台电子数字计算机电子数字
4、积分计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)，由美国宾夕法尼亚大学于1946年研制成功并投入使用。,宣告人类进入电子计算机时代,13,18000多个电子管 1500个继电器 10000支电容和7000个电阻 重30吨 占地170平方米 耗电150千瓦 运算速度5万次/秒 当时价值48万美元,14,15,ENIAC存在的问题：,十进制计算机 每一位数由一圈共10个真空管表示 通过开关和插拔电缆进行手动编程 输入程序和数据可能需要半天时间 能否将程序和数据存在存储器中？ EDVAC (Electronic Discrete Va
5、riable Automatic Computer)出现,16,现代电子计算机之父,19441945年间，美籍匈牙利科学家冯诺伊曼在ENIAC尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：采用二进制和“存储程序”。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。,17,第二代电子计算机IBM 7090,美国IBM公司于1959年生产的IBM 7090型采用晶体管的第二代电子计算机。它的体积减小了，运算速度却更快。,18,第三代电子计算机 IBM S/360,S/360极强的通用性适用于各方面的用户，它具有“3
6、60度”全方位的特点，并因此得名。 开发S/360被称为“世纪豪赌”，IBM为此投入了50亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的“曼哈顿计划”的20亿美元。,计算兼容性,19,第四代计算机,从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机，它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、单片机。 微型计算机特征：体积小、重量轻、功耗小、可靠性强、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是：微处理器（CPU）,20,1.2 微型计算机的发展概况,第一代（1971-1973年）：4位和低档8位微处理器时代 第二代（1973-19
7、78年）：中高档8位微处理器时代 第三代（1978-1980年）：16位微处理器时代 第四代（1983-1993年）：32位微处理器时期 第五代（1993-1996年）：Pentium微处理器的时代 第六代（1997至今）：加强型Pentium时代 第七代：64位CPU时代,21,第一代（1971-1973年）：4位和低档8位微处理器时代,典型产品有Intel 4004(1971年、4位)和Intel 8008（1972年、8位）。 特点: 1.字长： 4位或8位 2.时钟频率：1MHz 3.平均执行指令时间：1520s 4.集成度：2000管/片,22,Intel 4004、8008 第一代
8、微处理器,1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器） 特点：指令系统较简单、运算功能较差，价格低廉 应用：面向计算器、二次仪表和家电,23,4004,4004包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。,24,8008,1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于
9、8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。,25,第二代（19731978年）：中高档8位微处理器时代,Intel 8080,Motorola公司的M6800，Zilog公司的Z80，Intel公司的8085，Rockwell与MOS Technology的6502等。 特点: 1.字长： 8位 2.时钟频率： 24MHz 3.平均执行指令时间： 12 s 4.集成度：5000 10000管/片,26,Intel 8080,1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。 主频2MHz的8080芯片运算
10、速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS。 特点：指令系统较完善、运算速度提高一个数量级，寻址能力增强 应用：面向智能仪表、家电、工业控制,27,第三代（1978-1980年）：16位微处理器时代,Intel公司的8086/8088、Motorola公司的M68000和Zilog 公司的Z8000 特点: 1.字长： 16位 2.时钟频率： 540MHz 3.平均执行指令时间： 0.5 s 4.集成度：20000 60000管/片,28,Intel 8086,1978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，
11、标志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价360美元。 特点：指令系统丰富，采用多级中断，多种寻址方式，段式存储，系统软件 应用：工业控制,29,Z80微处理器,Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。,30,第四代（1983-1993年）：32位微处理器时期,1983年Zilog公司推出Z8000微处理器 1984年Motorola公司推出MC68020微处理器 1985年， Intel公司推出能进行多任务处理的32位微处
12、理器80386 1989年， Intel公司推出80486，同期有Motorola公司的M68040 特点: 1.字长： 32位 2.时钟频率： 10120MHz 3.平均执行指令时间： 0.2s 4.集成度：几十万上百万管/片,31,第五代（19931996）：Pentium微处理器的时代,1993年3月，Intel公司的奔腾（Pentium） 时钟频率：60/66MHz 运行速度：100MIPS 集成度：310万管/片 1995年2月， Intel公司的Pentium Pro 时钟频率：166MHz以上 集成度：550万管/片 1996年 Intel公司的Pentium MMX (多能奔腾
13、),32,第六代（1997至今）：加强型Pentium时代,1997年到1999年，Intel公司的Pentium 、Pentium 、AMD公司的AMD-K7，这些芯片的集成度高达750万管/片，时钟频率达到750MHz。 2001年底， Pentium 主频高达2GHz，具有4200万只晶体管，主流高端32位CPU市场的佼佼者。 AMD公司的Athlon CPU，1.33GHz主频及2GHz主频。,33,第七代：64位CPU时代,2001年5月，Intel公司正式推出了第一种64位微处理器Itanium。Itanium由英特尔和惠普联合开发，主要用于工作站和服务器机型，内置24MB的3级缓
14、存、工作频率为800MHz及722MHz的产品，价格为1177美元至4427美元。 AMD公司的AMD-K8,34,当前CPU发展方向,64位，多核 双核 2005年：Intel Core处理器 2006年：Intel Core 2 / 赛扬 Duo 处理器 4核 2007年：Intel 四核心服务器用处理器 Intel Extreme X6800 、core i5。 AMD 羿龙IIX4 810 6核 INTEL i7 980X 6核,2006年7月14日,Intel正式发布核心代号为Conroe的Core 2系列处理器。 Core微架构拥有双核心、64bit指令集、4 thread超标量体
15、系结构和乱序执行机制等技术，使用65/45nm制造工艺生产，支持36bit的物理寻址和48bit的虚拟内存寻址，支持包括SSE4在内的Intel所有扩展指令集。Core微架构的每个内核拥有32KB的一级指令缓存、32KB的双端口一级数据缓存，2个内核共同拥有4MB或2MB的共享式二级缓存。,35,计算机的发展日新月异,从计算机的规模，运算速度上看: 巨型机、大型机、中型机、小型机、 微型机、单片机,从CPU的发展来看: 40048008-8086-8088-80186-80286-80386-80486-586-pentium-PII-PIII-P4-,36,第一台微型计算机：Altair 8800,1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机 Altair定位在青年电脑迷市场 Paul Allen和Bill Gates在三周内为Altair开发出BASIC语言，MITS成为两个未来富翁的第一个客户,37,Apple,1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计算机Apple I，4月1日愚人节这天，两个Steve成立了Apple计
