《微机系统与接口 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 艾德才 第1章 微型计算机系统概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机系统与接口 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 艾德才 第1章 微型计算机系统概论（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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2、成。,1.1 微型计算机的发展,1 1971：全球第一块微处理器4004芯片 4004主要用来处理算术运算，它集成了2300多个晶体管，具有4位带宽，工作频率为108KHz，寻址空间只有640B。这些参数和当今流行的Pentium 4相比，简直就是“小巫见大巫”，但它对整个微处理器领域的影响，却远在后者之上。 2 新一代8位微处理器8080 在1974年Intel又推出了新一代8位微处理器芯片8080。8080集成了6000个晶体管，其时钟频率为2MHz。8080是一个划时代的产品，它的诞生，使得Intel有了自己真正意义上的微处理器。 3第一代微处理器16位的8086 Intel于1978年
3、推出了16位的微处理器芯片8086，它的出现成为70年代微处理器发展过程中的重要分水岭。,4第二代微处理器16位的80286 80286芯片于1982年2月1日正式公布，其总线带宽为16位，集成了13万多个晶体管，主频达到了20MHz。80286的24位地址总线，使得它可以访问到16MB地址空间。 5第三代微处理器32位的80386 1985年10月，Intel 推出它的第三代微处理器芯片32位的80386DX。80386DX是一块集成进了27.5万个晶体管的全32位微处理器，其时钟频率达到33MHz，数据总线和地址总线均为32位，具有4GB的物理寻址能力。它能够管理高达64TB的虚拟存储空间
4、。 6第四代微处理器32位的80486 Intel于1989年4月正式推出80486微处理器芯片。在一片芯片内集成了120万个晶体管的CPU，是Intel第一次将微处理器的晶体管数目突破100万只。它不仅把浮点运算部件集成进芯片之内，同时还把一个其规模大小为8KB的一级高速缓冲存储器Cache也集成进了CPU芯片内。芯片的整数处理部件采用了RISC结构，以加速处理单一指令的速度，而芯片内部其他方面则保留CISC原样，用以处理复杂的指令，并保证其兼容性。,第五代微处理器32位的Pentium Intel在1993年推出了全新一代的高性能微处理器Pentium。Pentium是拉丁文“五”（Pen
5、te）和元素周期表的公用后缀IUM组合而成。其寓意是指Pentium为该公司的第五代产品，为它起了一个“奔腾”中文名字。Pentium芯片内集成进310万个晶体管，这种Pentium又被称之为经典奔腾（Classic Pentium）。,（1）高能奔腾（Pentium Pro） Intel于1996年推出了Pentium Pro。Pentium Pro芯片内集成了550万个晶体管，内部时钟频率为133MHz，处理速度几乎是100MHz经典Pentium的2倍。Pentium Pro内的一级（片内）高速缓冲存储器Cache大小为16KB，其中8KB为指令Cache，8KB为数据Cache。在Pe
6、ntium Pro的一个封装内，除Pentium Pro芯片外还包括一个256KB的二级Cache芯片，二级Cache与微处理器同频运行。这样的设计令Pentium Pro达到了最高的性能。 （2） 多能奔腾（Pentium MMX） 1996年底Intel又推出了Pentium MMX（多能奔腾）。MMX技术是Intel最新发明的一项多媒体增强指令集技术 （3）二代奔腾Pentium 1997年5月，Intel推出了与Pentium Pro同一个档次的Pentium。由于它代表了Pentium系列机当时的最高性能，所以将其称之为二代奔腾Pentium。 Pentium虽采用了与Pentium
7、 Pro相同的核心结构，增加了MMX指令集，以加速16位操作系统的执行速度。在Pentium里面，集成进750万个晶体管，比Pentium Pro多了200万个晶体管。 Intel将Pentium上的一级高速缓冲存储器Cache从16KB加倍到32KB，（16KB指令Cache +16KB数据Cache）。,（4）Pentium Intel于1999年2月发布了Pentium 芯片。Pentium 称为“多能奔腾二代处理机”。CPU主频更达到733MHz，芯片内集成进了2800万个晶体管，体积更小。Pentium 由于增加了MMX指令，其浮点运算和三维处理能力明显增强。 Pentium 增加了
8、71条称为互联网SSE（Streaming SIMD Extensions直译为单指令多数据流扩展）的指令。 （5） Pentium 4 Pentium 4是Intel新一代高性能32位微处理器，在体系结构上， Pentium II和Pentium 采用的是与Pentium Pro相同的P6结构形式，而Pentium 4采用的则是NetBurst的新式处理机结构，可以更好地处理目前互联网用户的需求。它采用的新技术主要包括：,12 微型计算机与微处理器,首先简单介绍微型计算机系统、微型计算机硬件系统以及微处理器这三个常用的技术术语，以便对微型计算机系统建立一个层次化的概念。 1微型计算机系统是一
9、个系统，是由微型计算机硬件系统和软件系统组成。软件系统是由操作系统、用于高级语言的编译程序、用于低级语言的汇编程序、数据库管理程序、系统的调试工具、以及各种应用软件程序等组成。,2微型计算机硬件系统是以微处理器为核心，再给它配以外围控制电路、存储器模块及其控制电路、输入/输出接口电路、用系统总线把各个部件有机地连接起来，就构成了一个典型的微型计算机硬件系统。 3微处理器是微型计算机的核心，微处理器芯片通常称之为CPU。微处理器芯片是通过总线对存储器和输入/输出操作进行控制的。,13 微型计算机分类,目前，微型计算机由于使用情况和用途、以及组成结构上的不同，微型计算机可以分为两类： 1按使用情况
10、和用途：将微型计算机分为服务器、工作站、台式机、便携机、手持机这样几类。 （1） 服务器 （2） 工作站 （3） 台式机 （4）便携机,2 按组成结构上的不同：将微型计算机分为单片机、单板机、多板机： (1) 单片机 (2) 单板机,1. 4 微型计算机硬件系统组成,1总线,当前微型计算机各部件之间的信息传送都是通过总线实现的，系统总线是计算机内部传输各种信息的通道。图所表示的就是用总线连接计算机各部件的计算机框图。,2. 存储器,存储器的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。为了实现自动计算，各种信息必须预先存放在计算机内的某个地方，这个地方就是计算机的内
11、存储器。 存储器采取按地址存（写入）取（读出）的工作方式。一个内存储器由许多存储单元组成，每个单元可以存储一个适当单位的信息。全部存储单元按一定顺序进行了编号，这种编号被称之为存储器的地址。,内存储器结构框图如图所示,3. 中央处理器（CPU）,CPU是分析指令和执行指令的部件，是计算机的核心。它主要是由运算器、控制器和通用寄存器组成。图中展示了CPU的逻辑框图。,15 计算机系统的层次结构,当今大多数计算机系统是由2级或多级层次构成。目前有的甚至是6级层次计算机系统，如图所示。,1.6 数据单位表示,161 常用的术语 1 位(Bit) 2 字节(Byte) 3 字(Word) 4 双字 (
12、Double Word) 5 四字(Quad Word),162 表示存储器容量的计量单位 在微型计算机系统内，存储器容量的大小通常是以字节数量的多少表示。目前常用的计量单位有4种，他们分别是KB、MB、GB、TB。 1 KB 210 =1024，要用10位二进制数表示。 2 MB 相当于10的6次方，即106 =1024K=10241024。用二进制表示， 即220 =1M=1024K， 3 GB GB是gigabyte的缩写，是吉字节的意思 二进制表示，相当于2的30次方，即230 1024M=10241024K。 4 TB TB是terabyte的缩写，是太拉字节的意思，其中T 表示10
13、24 G。 用二进制表示则相当于2的40次方，即240 1024 G 。 5. PB petabyte 1 PB=250字节=1024TB 6. EB exabyte 1 EB=260字节=1024PB 7. ZB zettabyte 1 ZB=270字节=1024EB 8. YB yottabyte 1 YB=280字节=1024ZB,163 编址与寻址,微型计算机系统内的存储器，说到底是由一个个存储单元组成的，为了对存储器进行有条不紊的操作和高效的管理，给每个存储单元都编上一个号，也就是说给每一个存储单元都分配一个地址码，俗称给存储器地址“编址”。经过编址之后的存储器在逻辑上就形成了一线性地址空间。 微型计算机在进行数据的存取操作时，首先要给出欲存取数据的地址，然后再由硬件的地址译码部件找到数据所在的存储器地址，这样一个过程被称之为“寻址”。只有找到数据所在的存储器地址，才可以存取所需的数据。,17 微型计算机主要性能指标,衡量一台微型计算机性能的主要技术指标如下 ： （1）字长 （2）主频 （3）内存容量 （4）存取周期 （5）运算速度,
