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1、第一章 微型计算机概述,一.冯诺伊曼计算机基本结构(冯氏结构),1.“存储程序”概念的产生及其重要意义。 ENIAC（Electronic Numerrical Integrator And Computer） 不具备“存储程序”的功能 EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer） 采用“存储程序”的概念，并付诸实现， “开创了整个程序设计时代的到来” 2.冯氏计算机结构： P2,二.计算机的基本组成框图及功能部件简介,1.框图（计算机的一般结构模型） P2图1.1 2.主要功能部件 存储器,运算器,控制器,输入设备,输出设备,三
2、.计算机的工作流程,1.模型机结构 2.指令的执行过程(P7),模型机结构简图,四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统 （Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）,微机系统,硬件,软件,微处理器,应用软件,系统软件,外设,微型计算机,主存储器,I/O接口电路,系统总线,ALU,控制单元,并行I/O接口,串行I/O接口,AB,RAM,DB,CB,ROM,寄存器组,1.微处理器 也称微处理机，由一片或几片大规模集成电路组成的具有控制器和运算器功能的中央处理器，统称微处理器。 例如： Intel 8080,8085; Intel 8086
3、,80286,80386,80486; Pentitum,Pentium II(P6),Pentium III,Pentium IV. Zilog Z80; Z8000; Z80000. Motorola MC6800(8位),MC68000（16位）,MC68020(32位) Power PC 620(64位),四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续） （Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）,1.Moore定律： “晶体管的大小将以指数速率变小，而集成到芯片上的晶体管数目将23年【1824个月】翻一番。” Gordon M
4、oore，1965 * Gordon MooreInter公司的创始人，著名半导体科学家。,四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续） （Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）,1978年 8086 2.9万 （3万） 1982年 80286 13.5万 1985年 80386 32万 1990年 80486 120万 1993年 Pentium 320万 1996年 Pentium Pro 550万 1997年2月 Pentium II 750万，300MHz 1999年 Pentium III 2000年(4季度) Pent
5、ium IV 4200万，1.4GHz(0.18um工艺) Bill Gates在未来之路中曾提到，假若Moore定律能再持续20年 其他新型技术，如激光计算机。 从计算机结构及信息理论方面，“非冯结构”（神经网络仿人脑的思维和记忆模型），更便于处理某些智能型问题。,四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续） （Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）,微处理器具有运算和控制功能，是整个微型计算机的核心，也称中央处理器CPU（Central Processing Unit）。 注意，微处理器并不是一台完整的计算机，要构成一台完整的
6、计算机（主机），还需要有：存储器、I/O接口及系统总线。 微处理器的主要功能部件 （1）算术逻辑部件（ALU）：用来进行算术和逻辑运算。 例如，SUB AL，5； AND AL，FEH；ADD AL，10；OR AL，01H； （2）累加器：运算前存放操作数，运算后存放运算结果。输入/输出指令也通过累加器来完成。 例如：IN AL，50H； OUT 51H，AL； （3）程序计数器（Program Counter-PC），也称指令计数器（Instruction Counter），由它指出下一条要执行指令所在存储单元的地址，具有加1计数的功能。 （4）指令寄存器：用来存放从存储器中取出的指令码。
7、 （5）指令译码器：对指令码进行译码，确定指令的操作（如加、减、移位等）。 （6）时序和控制部件,四.微处理器、微型计算机和微型计算机系统（续） （Microprocessor,Microcomputer,Microcomputer System）,1.特点： 2.分类：可以从不同角度进行分类 按字长分,可分为4位64位; 按组装形式,可分为“单片、单板、多板式”微型计算机。 3.微型计算机(主机)的基本结构 “CPU+存储器+I/O接口+系统总线”。,五.微型计算机,微型计算机的各个部件之间通过三组不同的总线相连 它们是： 数据总线（Data Bus -DB）-双向 地址总线（Address
8、 Bus-AB）-单向 控制总线（Control BusCB）-双向 总线是计算机的部件与部件之间传输信息的公共通路，它能分时地发送和接收各部件的信息。总线不仅仅是一组传输线，它还包括与数据传输有关的控制逻辑。所以，在一个计算机系统中，总线应被看成一个独立的部件。,五.微型计算机（续）,4.微型计算机的主要技术指标 (1)字长:参与运算的数的位数.它决定着计算机的内部寄存器、加法器及数据总线（数据通路）的位数。有4位，8位，16位，32位，64位等。 (2)主存容量:主存储器所能存储信息的总量。通常以字节数(Byte)来表示。例：内存128MB。有时也用到“位容量”-2pXq. (3)运算速度
9、:有不同的计量方法和测试标准。 MIPS(Million Instruction Per Second) (4)平均无故障运行时间(可靠性) MTBF(Mean Time Between Failures),平均无故障间隔时间 (5)性能/价格比,五.微型计算机（续）,五.微型计算机（续）,5.性能测试标准： *SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation) 美国标准性能评价协会 SPEC发表的第一套标准化测试基准程序（Benchmarks）是SPEC89 *iCOMP(intel Comparative Microprocessor Per
10、formance) 微处理器性能比较指数体系。 1992，iCOMP Index 1.0版； 1996，iCOMP 2.0版,五.微型计算机（续）- Intel 微处理器性能评估,微处理器种类日趋繁多，应用也日益广泛，单靠CPU型号和主频已远不能充分说明处理器的性能。为此，Intel制定并发展了iCOMP指数体系，通过它希望能给处理器性能一个较为科学、公正的评价。 iCOMP Index 1.0和2.0 为向一般用户提供一个理解和比较Intel微处理器性能相对差异的易用工具，Intel公司与1992年推出了iCOMP微处理器性能比较指数体系。这后来被称为iCOMP Index1.0(版)。 i
11、COMP Index1.0考虑了那个时期桌面计算机系统的应用，综合了九项评估项目：适用于DOS应用的16位整数运算，适用于CAD/CAM的16位浮点运算，适用于UNIX应用的32位整数运算和32位浮点运算，适用于多媒体应用的16位和32位视频运算，以及16位和32位图形处理。每项制定了测试基准BM（benchmark）,并分别予以不同的权值P，如表1-6所示。注意，他的视频运算和图形处理的权值为0，Intel当时的打算是随着多媒体和3D动画应用的普及将来再逐渐改变权值分配。,五.微型计算机（续）- Intel 微处理器性能评估,表1-6 iCOMP 1.0的评估条件,五.微型计算机（续）- I
12、ntel 微处理器性能评估,iCOMP Index1.0以不含FPU的主频25MHz的80486(486SX-25)作为性能测试的底值(Base)，即它的iCOMP值为100。以如下公式计算某类型处理器的iCOMP值： 其中Base-BMi代表486SX_25在第i项下的测试值， BMi 代表被测处理器在第i项下的实测值，Pi为第i项的权值。,五.微型计算机（续）- Intel 微处理器性能评估,早期某些主频Pentium处理器的测试，按前式加权平均计算出的iCOMP1.0值列于下表,AH,AL,CS,BH,BL,CH,CL,DH,DL,BP,SI,DI,SP,DS,ES,SS,EFlags,
13、EIP,EAX,EBX,ECX,EDX,EBP,ESI,EDI,ESP,General Registers,Each short block is 8-bits long,Segment Registers,AX,BX,CX,DX,Flags Register,Instruction Pointer Register,Some of the registers in the Pentium,Microcode ROM,Floating Point Unit,Data Cache 8KB,Code Cache 8KB,ALU,ALU,1,1,0,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,1,0,1,0,1,pentium,Execution Unit,Instruction Prefetch,Decode Unit,64-bit data bus,32-bit address bus,control bus,Bus Interface,32,32,32,32,32,256bits,Registers (16&32bits wide),Understanding Personal Computers,Internal view of a Pentium(simplified),谢谢大家,
