微型计算机概论 (2).ppt

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1、微型计算机概论微型计算机概论现在学习的是第1页，共80页微型计算机原理及接口技术微型计算机原理及接口技术 课程性质及教学目的课程性质及教学目的 微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术是工科本科一是工科本科一门重要的专业技术基础课程。门重要的专业技术基础课程。本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成本课程帮助学生掌握微型计算机的硬件组成及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立及使用；学会运用汇编语言进行程序设计；树立起计算机体系结构的基本概念；掌握微机的基本起计算机体系结构的基本概念；掌握微机的基本组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立组成、工作原理、接口电路及硬件的连接，建立微机

2、系统的整机概念，具备初步开发微机系统软、微机系统的整机概念，具备初步开发微机系统软、硬件的能力。硬件的能力。课程简介及要求课程简介及要求现在学习的是第2页，共80页微型计算机原理及接口技术微型计算机原理及接口技术课程简介及要求课程简介及要求课程特点课程特点:理论与实际联系非常紧密的课程理论与实际联系非常紧密的课程,课程内课程内容更新极快。容更新极快。内容多，学时少，进度快，难度大，应用内容多，学时少，进度快，难度大，应用广。广。现在学习的是第3页，共80页微型计算机原理及接口技术微型计算机原理及接口技术课程简介及要求课程简介及要求抓住教学过程中的抓住教学过程中的3个环节个环节 上课时要主动参与

3、、发现、探究上课时要主动参与、发现、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具认知工具，主动参与、发现、探究；，主动参与、发现、探究；课堂上会布置自学内容，通过自学从而课堂上会布置自学内容，通过自学从而培养自学培养自学的能力的能力；独立完成作业独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完独立完成作业成作业；现在学习的是第4页，共80页微型计算机原理及接口技术微型计算机原理及接口技术课程简介及要求课程简介及要求 实验课前要预习实验课前要预习实验课前要预习实验课前要预习，写出预习报告写出预习报告

4、写出预习报告写出预习报告，做到心中有数，有的放矢；，做到心中有数，有的放矢；，做到心中有数，有的放矢；，做到心中有数，有的放矢；实验课后，实验课后，实验课后，实验课后，要写实验报告，总结经验和教训要写实验报告，总结经验和教训要写实验报告，总结经验和教训要写实验报告，总结经验和教训；提高自己分析问；提高自己分析问；提高自己分析问；提高自己分析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比 本课程理论联系实际非常

5、紧密，内容更新极快本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快。只能采用只能采用只能采用只能采用解剖麻雀方法解剖麻雀方法解剖麻雀方法解剖麻雀方法，教师在这里只起到，教师在这里只起到，教师在这里只起到，教师在这里只起到抛砖引玉抛砖引玉抛砖引玉抛砖引玉的作用。的作用。的作用。的作用。因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践。因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践。因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践。因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践。有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系

6、统，解决实际有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解决实际有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解决实际有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解决实际问题。问题。问题。问题。收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比收获与时间成正比,花时间越多，收获将越大花时间越多，收获将越大花时间越多，收获将越大花时间越多，收获将越大 。现在学习的是第5页，共80页第一章第一章 微型计算机概微型计算机概论论1 1 1 1第一台电子计算机第一台电子计算机第一台电子计算机第一台电子计算机 1946194619461946年年年年2 2 2 2月，美国月，美国月，美国月，美国宾

7、夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子数诞生了世界上第一台电子数诞生了世界上第一台电子数诞生了世界上第一台电子数字计算机：字计算机：字计算机：字计算机：“埃尼阿克埃尼阿克埃尼阿克埃尼阿克”（ENIACENIACENIACENIAC，即，即，即，即Electronic Numerical Electronic Numerical Electronic Numerical Electronic Numerical Integrator and CalculatorIntegrator and CalculatorIntegrator and Calculato

8、rIntegrator and Calculator，电子数字积分计算机）。，电子数字积分计算机）。，电子数字积分计算机）。，电子数字积分计算机）。重量重量重量重量30303030吨，占地吨，占地吨，占地吨，占地170170170170平方米，每小时耗电平方米，每小时耗电平方米，每小时耗电平方米，每小时耗电150150150150千瓦，价值约千瓦，价值约千瓦，价值约千瓦，价值约40404040万美元。采用万美元。采用万美元。采用万美元。采用18000180001800018000只电子管，只电子管，只电子管，只电子管，70000700007000070000个电阻，个电阻，个电阻，个电阻，10

9、000100001000010000支电容，研制支电容，研制支电容，研制支电容，研制时间近三年，运算速度为每秒时间近三年，运算速度为每秒时间近三年，运算速度为每秒时间近三年，运算速度为每秒5000500050005000次加减法运算。次加减法运算。次加减法运算。次加减法运算。ENIACENIACENIACENIAC的不足的不足的不足的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差存储器中、机器操作复杂、稳定性差存储器中、机器操作复

10、杂、稳定性差存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。1.1 1.1 微型计算机概述微型计算机概述1.1.1 1.1.1 计算机的发展计算机的发展现在学习的是第6页，共80页2 2 2 2冯冯 诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机诺依曼结构计算机 1946194619461946年年年年6 6 6 6月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯月，美籍匈牙利科学家冯 诺依曼（诺依曼（诺依曼（诺依曼（Johe Von Johe Von Johe Von Johe Von NeummanNeummanNeummanNeumman）提出了）提出了）提出了）提出了“存储程序

11、存储程序”的计算机设计方案。的计算机设计方案。其特其特其特其特点是点是点是点是：采用二进制数形式表示数据和计算机指令。采用二进制数形式表示数据和计算机指令。指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。执行指令。执行指令。执行指令。由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5 5 5 5大部分组成计算机硬件。大部分组成计算机硬件。大部分组成计算机硬件。大部分组成计算机硬件。工作原理的核心是工作原理的核心

12、是工作原理的核心是工作原理的核心是“存储程序存储程序存储程序存储程序”和和和和“程序控制程序控制程序控制程序控制”。按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯按照这一原理设计的计算机称为冯诺依曼型计算机。诺依曼型计算机。冯冯冯冯 诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的诺依曼提出的体系结构奠定了现代计算机结构理论的基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里程碑。基础，被誉为计算机发展史上的里

13、程碑。现在学习的是第7页，共80页冯冯诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构原始数据原始数据原始数据原始数据和指令和指令和指令和指令计算结果计算结果计算结果计算结果计算机的基本结构框图计算机的基本结构框图现在学习的是第8页，共80页冯冯诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构u数数据据和和程程序序以以二二进进制制代代码码形形式式不不加加区区别别地地存存放放在在存存储储器器中中，存存放放位位置置由由地地址址指指定定，地地址址码码也也为为二二进制。进制。uu由由由由运运运运算算算算器器器器、控控控控制制制制器器器器、存存存存储储储储器器器器、输输输输入入入入设设设设备备备备和和和和输输输输出出出出设设设设备备备

14、备五五五五部部部部分分分分组成。组成。组成。组成。uu控控控控制制制制器器器器是是是是根根根根据据据据存存存存放放放放在在在在存存存存储储储储器器器器中中中中的的的的指指指指令令令令序序序序列列列列即即即即程程程程序序序序来来来来工工工工作作作作的的的的，并并并并由由由由一一一一个个个个程程程程序序序序计计计计数数数数器器器器（即即即即指指指指令令令令地地地地址址址址计计计计数数数数器器器器）控控控控制制制制指指指指令令令令的的的的执执执执行行行行。控控控控制制制制器器器器具具具具有有有有判判判判断断断断能能能能力力力力，能能能能根根根根据据据据指指指指令令令令，选选选选择择择择不不不不同的动

15、作流程。同的动作流程。同的动作流程。同的动作流程。u微处理器微处理器包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址包括运算器和控制器。以其为核心，通过地址(AB)(AB)、数据、数据、数据、数据(DB)(DB)、控制、控制(CB)(CB)三总线连接存储器、输入三总线连接存储器、输入三总线连接存储器、输入三总线连接存储器、输入/输输输输出接口，进而输入设备和输出设备。出接口，进而输入设备和输出设备。出接口，进而输入设备和输出设备。出接口，进而输入设备和输出设备。现在学习的是第9页，共80页1.1.2 微型计算机的分类及主要

16、性能指标微型计算机的分类及主要性能指标1.1.1.1.微型计算机的分类微型计算机的分类(1)(1)按照按照CPUCPU的字长来分类的字长来分类 有有4 4位、位、8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位微型计算机等。位微型计算机等。(2)(2)按照微处理器器件的工艺来分类按照微处理器器件的工艺来分类 可分成可分成MOSMOS工艺、双极型工艺、双极型TTLTTL工艺的微处理器。工艺的微处理器。(3)(3)按照微型计算机的利用形态来分类按照微型计算机的利用形态来分类 有单片机、单板机、位片机、微机系统等。有单片机、单板机、位片机、微机系统等。现在学习的是第10页，共80页(4)(4

17、)按计算机的用途分类按计算机的用途分类按计算机的用途分类按计算机的用途分类个人计算机个人计算机个人计算机个人计算机：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。：面向个人或家庭使用的低档微型计算机。工作站工作站工作站工作站：介于：介于：介于：介于PCPCPCPC机和小型机之间的高档微型机。机和小型机之间的高档微型机。机和小型机之间的高档微型机。机和小型机之间的高档微型机。小小小小型型型型计计计计算算算算机机机机：结结结结构构构构简简简简单单单单、成成成成本本本本较较较较低低低低、易易易易维维维维护护护护和和和和使使使使用用用用

18、。其其其其规规规规模模模模和和和和设设设设置可以满足一个中小型部门的工作需要。置可以满足一个中小型部门的工作需要。置可以满足一个中小型部门的工作需要。置可以满足一个中小型部门的工作需要。主主主主机机机机：具具具具有有有有大大大大容容容容量量量量存存存存储储储储器器器器，多多多多种种种种类类类类型型型型的的的的I/OI/OI/OI/O通通通通道道道道，能能能能同同同同时时时时支支支支持持持持批批批批处处处处理理理理和和和和分分分分时时时时处处处处理理理理等等等等多多多多种种种种工工工工作作作作方方方方式式式式。其其其其规规规规模模模模和和和和配配配配置置置置可可可可以以以以满满满满足足足足一个大

19、中型部门的工作需要。一个大中型部门的工作需要。一个大中型部门的工作需要。一个大中型部门的工作需要。小小小小巨巨巨巨型型型型计计计计算算算算机机机机：也也也也称称称称为为为为桌桌桌桌上上上上型型型型超超超超级级级级计计计计算算算算机机机机。最最最最大大大大的的的的特特特特点点点点是是是是价价价价格便宜，并且具有较好的性能价格比。格便宜，并且具有较好的性能价格比。格便宜，并且具有较好的性能价格比。格便宜，并且具有较好的性能价格比。巨巨巨巨型型型型计计计计算算算算机机机机：也也也也称称称称为为为为超超超超级级级级计计计计算算算算机机机机。具具具具有有有有极极极极高高高高的的的的性性性性能能能能和和和

20、和极极极极大大大大的的的的规规规规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。现在学习的是第11页，共80页2.2.2.2.微型计算机的性能指标介绍微型计算机的性能指标介绍微型计算机的性能指标介绍微型计算机的性能指标介绍 位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的

21、最基本的长度。字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。字节（字节（字节（字节（ByteByteByteByte）：是计算机中通用的基本单元，由）：是计算机中通用的基本单元，由）：是计算机中通用的基本单元，由）：是计算机中通用的基本单元，由8 8 8 8个二进制位组成。个二进制位组成。个二进制位组成。个二进制位组成。字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频

22、率。主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。指令数：构成微型计算机的操作命令数。指令数：构成微型计算机的操作命令数。指令数：构成微型计算机的操作命令数。指令数：构成微型计算机的操作命令数。基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。基本指令执行

23、时间：计算机执行程序所花的时间。基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。

24、性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。现在学习的是第12页，共80页微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标u字长字长计算机内部计算机内部计算机内部计算机内部一次一次一次一次可处理的二进制数的位数。取决于微可处理的二进制数的位数。取决于微可处理的二进制数的位数。取决于微可处理的二进制数的位数。取决于微处理器内部通用处理器内部通用处理器内部通用处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度寄存器的位数和数据总线的宽度寄存器的位数和数据总线的宽度寄存器的

25、位数和数据总线的宽度。字。字。字。字长越长，则表示的数据精度越高，完成相同精度的数长越长，则表示的数据精度越高，完成相同精度的数长越长，则表示的数据精度越高，完成相同精度的数长越长，则表示的数据精度越高，完成相同精度的数据运算速度越快。据运算速度越快。据运算速度越快。据运算速度越快。uu运算速度运算速度运算速度运算速度常用常用常用常用平均运算速度平均运算速度平均运算速度平均运算速度MIPS(Millions of Instruction Per MIPS(Millions of Instruction Per MIPS(Millions of Instruction Per MIPS(Mill

26、ions of Instruction Per Second)Second)Second)Second)和和和和CPUCPUCPUCPU的主频的主频的主频的主频表示。表示。表示。表示。主频主频主频主频：微处理器运行的时钟频率。：微处理器运行的时钟频率。：微处理器运行的时钟频率。：微处理器运行的时钟频率。外频外频外频外频：微处理器外部总线：微处理器外部总线：微处理器外部总线：微处理器外部总线的频率。早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从的频率。早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从的频率。早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从的频率。早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从8048

27、6DX280486DX280486DX280486DX2开始，主频开始，主频开始，主频开始，主频=外部总线频率外部总线频率外部总线频率外部总线频率 倍频系数。倍频系数。倍频系数。倍频系数。现在学习的是第13页，共80页微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标u存储器容量：内存和外存，通常以存储器容量：内存和外存，通常以字节字节为单位。为单位。内存：微处理器的寻址空间和实际配置的存储器容量内存：微处理器的寻址空间和实际配置的存储器容量内存：微处理器的寻址空间和实际配置的存储器容量内存：微处理器的寻址空间和实际配置的存储器容量(内存条容量内存条容量内存条容量内存条容量)。外存：硬盘容量。外存：

28、硬盘容量。外存：硬盘容量。外存：硬盘容量。1K=21K=21K=21K=210101010=1024=1024=1024=1024；1M=21M=21M=21M=220202020=1024K=1024K=1024K=1024K；1G=21G=21G=21G=230303030=1024M=1024M=1024M=1024M；1T=21T=21T=21T=240404040=1024G=1024G=1024G=1024Gu外设扩展能力外设扩展能力计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。和适应性。现在学习的是第14页，共80页1.1.3 微型

29、计算机的发展微型计算机的发展1 1 1 1按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段按逻辑部件化分的计算机发展阶段按电子部件的演变经历了按电子部件的演变经历了按电子部件的演变经历了按电子部件的演变经历了四代四代四代四代：（1 1 1 1）第一代（）第一代（）第一代（）第一代（1946194619461946年年年年 -1958-1958-1958-1958年）：年）：年）：年）：电子管计算机电子管计算机电子管计算机电子管计算机 特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。特点：体积大、耗电多、运算速

30、度慢，存储容量小。特点：体积大、耗电多、运算速度慢，存储容量小。（2 2 2 2）第二代（）第二代（）第二代（）第二代（1959195919591959年年年年 -1964-1964-1964-1964年）：年）：年）：年）：晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机晶体管计算机 特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提特点：体积减小，重量轻、省电、寿命长、可靠性提 高，高，高，高，运算速度可达每秒百万次。运算速度可达每秒百万次。运算速度可达每秒百万次。运算速度可达每秒百万次。（3 3 3 3）第三代（

31、）第三代（）第三代（）第三代（1965196519651965年年年年 -1970-1970-1970-1970年）：年）：年）：年）：中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机中小规模集成电路计算机 特点：存储容量特点：存储容量特点：存储容量特点：存储容量1-41-41-41-4兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，兆字节。运算速度每秒几百万至千万次，可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本

32、进一步降低，出现了可靠性有较大提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，出现了向大型化和小型化发展的趋势。向大型化和小型化发展的趋势。向大型化和小型化发展的趋势。向大型化和小型化发展的趋势。现在学习的是第15页，共80页（4 4）第四代（）第四代（19711971年年-）：）：大规模和超大规模集大规模和超大规模集成电路计算机成电路计算机 大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，大规模集成电路使计算机发生了巨大的变化，半导体存储器的集成度越来越高。半导体存储器的集成度越来越高。IntelIntel公司推出公司推出了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存了微处理器，诞生了微型计算机，使计算机的存储容

33、量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面储容量、运算速度、可靠性、性能价格比等方面都比上一代计算机有较大突破。都比上一代计算机有较大突破。现在学习的是第16页，共80页（1 1）超、大、中、小型计算机阶段（）超、大、中、小型计算机阶段（19461946年年 -1980-1980年）年）采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作采用计算机来代替人的脑力劳动，提高了工作效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。效率，能够解决较复杂的数学计算和数据处理。（2 2）微型计算机阶段（）微型计算机阶段（19811981年年 -1990-1990年）年）微型计算机大量普及，几乎应用于所有领域，微型计算机大量普及

34、，几乎应用于所有领域，对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。对世界科技和经济的发展起到了重要的推动作用。（3 3）计算机网络阶段（）计算机网络阶段（19911991年至今）年至今）计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的计算机网络为人类实现资源共享提供了有力的帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及帮助，从而促进了信息化社会的到来，实现了遍及全球的信息资源共享。全球的信息资源共享。2 2按计算机应用划分的计算机发展阶段按计算机应用划分的计算机发展阶段现在学习的是第17页，共80页3.3.按微处理器的产生和发展按微处理器的产生和发展按照计算机按照计算机按照计算机按照计算机CPUCPUC

35、PUCPU、字长和功能划分，经历了、字长和功能划分，经历了、字长和功能划分，经历了、字长和功能划分，经历了5 5 5 5代的演变代的演变代的演变代的演变:uu第一代（第一代（第一代（第一代（1971197119711971年年年年1973197319731973年）：年）：年）：年）：4 4 4 4位和位和位和位和8 8 8 8位低档微处理器；位低档微处理器；位低档微处理器；位低档微处理器；uu第二代（第二代（第二代（第二代（1974197419741974年年年年1978197819781978年）：年）：年）：年）：8 8 8 8位中高档微处理器；位中高档微处理器；位中高档微处理器；位中高

36、档微处理器；uu第三代（第三代（第三代（第三代（1978197819781978年年年年1980198019801980年）：年）：年）：年）：16161616位微处理器；位微处理器；位微处理器；位微处理器；uu第四代（第四代（第四代（第四代（1981198119811981年年年年1992199219921992年）：年）：年）：年）：32323232位微处理器；位微处理器；位微处理器；位微处理器；uu第五代（第五代（第五代（第五代（1993199319931993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理器。年以后）：全新高性能奔腾系列微处理器。年以后）：全新高性能奔腾系列微处理器。年以后）：全新

37、高性能奔腾系列微处理器。将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为片上作为中央处理部件，简称为片上作为中央处理部件，简称为片上作为中央处理部件，简称为微处理器微处理器微处理器微处理器（MicroprocessorMicroprocessorMicroprocessorMicroprocessor）。）。）。）。微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯

38、片构成是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的。的。的。的。现在学习的是第18页，共80页微处理器的发展微处理器的发展微处理器的发展微处理器的发展一阶段1971年Intel 40044位2300108KHz 每秒6万次1972年Intel 80088位3500基本指令周期为2050s第二阶段1974年Intel 80808位60002MHzMC68008位68001976年Z808位100002.5MHz三阶段1978年Intel 808616位290005MHz基本指令周期0

39、.5 s1982年Intel 8028616位13.4万基本指令周期0.2 s四阶段1985年 10月8038632位27.5万 16-33MHz3-4 MIPS 1989年4月 8048632位120万33-120MHz/41-54 MIPS五阶段1993.3.22Pentium32位310万 75-133M Hz 0.6 m1995.11.8Pentium pro32位550万200MHz/400 MIPS 第六阶段1997年Pentium 32位700万 266MHz/400 MIPS 1999.2.26Pentium 32位2800万450MHz1999.2.24AMD-K6-32位2

40、130万450MHz 0.25 m七阶段2000.11.24Pentium 432位4200万1.4GHz 0.18 m现在学习的是第19页，共80页CPU性能性能每每18个月增加一倍个月增加一倍晶体管数目每两年增加一倍晶体管数目每两年增加一倍后面是什么?Itanium733/800MHzIA-64架构McKinleyIA-64架构MadisonIA-64架构DeerfieldIA-64架构Pentium Pentium MMXPentium Pro80486DX280386DX802868086现在学习的是第20页，共80页摩尔定律 晶体管数目每两年增加一倍现在学习的是第21页，共80页摩尔

41、定律 CPU性能每18个月增加一倍 现在学习的是第22页，共80页朝着朝着微型计算机微型计算机和和巨型计算机巨型计算机两级方向发展。两级方向发展。当前开发和研究的热点是当前开发和研究的热点是多媒体计算机多媒体计算机。未来计算机发展的总趋势是未来计算机发展的总趋势是智能化计算机智能化计算机。今今后后计计算算机机应应用用的的主主流流是是计计算算机机与与通通信信相相结结合合的的网络技术网络技术。非非冯冯诺诺依依曼曼型型体体系系结结构构的的计计算算机机是是提提高高现现代代计计算算机性能的另一个研究焦点。机性能的另一个研究焦点。4未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势现在学习的是第23页，共80页神神

42、神神经经经经网网网网络络络络计计计计算算算算机机机机：建建建建立立立立在在在在人人人人工工工工神神神神经经经经网网网网络络络络研研研研究究究究的的的的基基基基础础础础上上上上，从从从从内内内内部部部部基基基基本本本本结结结结构构构构来来来来模模模模拟拟拟拟人人人人脑脑脑脑的的的的神神神神经经经经系系系系统统统统。用用用用简简简简单单单单的的的的数数数数据据据据处处处处理理理理单单单单元元元元模模模模拟拟拟拟人人人人脑脑脑脑的的的的神神神神经经经经元，并利用神经元节点的分布式存储和相互关联来模拟人脑的活动。元，并利用神经元节点的分布式存储和相互关联来模拟人脑的活动。元，并利用神经元节点的分布式存

43、储和相互关联来模拟人脑的活动。元，并利用神经元节点的分布式存储和相互关联来模拟人脑的活动。生生生生物物物物计计计计算算算算机机机机：使使使使用用用用由由由由生生生生物物物物工工工工程程程程技技技技术术术术产产产产生生生生的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白分分分分子子子子为为为为材材材材料料料料的的的的“生生生生物物物物芯芯芯芯片片片片”，不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有巨巨巨巨大大大大的的的的存存存存储储储储能能能能力力力力，而而而而且且且且能能能能以以以以波波波波的的的的形形形形式式式式传传传传播播播播信信信信息息息息。由由由由于于于于它它它它具具具具备备备备生生生生物物物物体体体体的的的的某某某某些

44、些些些机机机机能能能能，所所所所以以以以更更更更易易易易于于于于模模模模拟拟拟拟人人人人脑脑脑脑的机制。的机制。的机制。的机制。光光光光子子子子计计计计算算算算机机机机：用用用用光光光光子子子子代代代代替替替替电电电电子子子子，用用用用光光光光互互互互连连连连代代代代替替替替导导导导线线线线互互互互连连连连，用用用用光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。光硬件代替电子硬件，用光运算代替电子运算。5 5新型计算机新型计算机现在学习的是第24页，共80页1.2 1.2 计算机的基本结构计算机的基本结构1.2.1

45、 1.2.1 计算机的基本结构计算机的基本结构现在学习的是第25页，共80页uu各部分的主要功能各部分的主要功能各部分的主要功能各部分的主要功能：（1 1 1 1）输输输输入入入入设设设设备备备备：用用用用于于于于输输输输入入入入原原原原始始始始信信信信息息息息和和和和处处处处理理理理信信信信息息息息的的的的程程程程序序序序。如如如如键键键键盘盘盘盘、鼠鼠鼠鼠标标标标器和扫描仪等。器和扫描仪等。器和扫描仪等。器和扫描仪等。（2 2 2 2）输输输输出出出出设设设设备备备备：用用用用来来来来输输输输出出出出计计计计算算算算机机机机的的的的处处处处理理理理结结结结果果果果及及及及程程程程序序序序清

46、清清清单单单单。如如如如显显显显示器和打印机。示器和打印机。示器和打印机。示器和打印机。（3 3 3 3）存存存存储储储储器器器器：用用用用来来来来存存存存放放放放程程程程序序序序和和和和数数数数据据据据。在在在在控控控控制制制制器器器器的的的的控控控控制制制制下下下下，可可可可与与与与输输输输入入入入设设设设备备备备、输输输输出出出出设设设设备备备备、运运运运算算算算器器器器、控控控控制制制制器器器器交交交交换换换换信信信信息息息息，是是是是计计计计算算算算机机机机中中中中各各各各种种种种信信信信息息息息存储和交流的中心。存储和交流的中心。存储和交流的中心。存储和交流的中心。（4 4 4 4

47、）运运运运算算算算器器器器：用用用用来来来来对对对对信信信信息息息息及及及及数数数数据据据据进进进进行行行行处处处处理理理理和和和和计计计计算算算算。也也也也称称称称为为为为算算算算术术术术逻逻逻逻辑辑辑辑部部部部件件件件ALUALUALUALU（Arithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic UnitArithmetic and Logic Unit）。）。）。）。（5 5 5 5）控控控控制制制制器器器器：是是是是整整整整个个个个计计计计算算算算机机机机的的的的指指指指挥挥挥挥中中中中心心心心，用

48、用用用来来来来指指指指挥挥挥挥计计计计算算算算机机机机各各各各部部部部件件件件的的的的操操操操作作作作，使其协调一致地工作。使其协调一致地工作。使其协调一致地工作。使其协调一致地工作。计算机中的两类信息计算机中的两类信息计算机中的两类信息计算机中的两类信息：一类是采用双线表示的：一类是采用双线表示的：一类是采用双线表示的：一类是采用双线表示的数据信息流数据信息流数据信息流数据信息流，它，它，它，它包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另一类是采用包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另一类是采用包括原始数据、中间结果、计算结果和程序中的指令；另一类是采用包括原始数据、中间结

49、果、计算结果和程序中的指令；另一类是采用单线表示的单线表示的单线表示的单线表示的控制信息流控制信息流控制信息流控制信息流，它是控制器发出的各种操作命令。，它是控制器发出的各种操作命令。，它是控制器发出的各种操作命令。，它是控制器发出的各种操作命令。现在学习的是第26页，共80页1.2.2 1.2.2 计算机的工作原理计算机的工作原理 1 1存储程序原理存储程序原理 把把事事先先编编制制好好的的由由计计算算机机指指令令组组成成的的程程序序存存放放到到存存储储器器内内，计计算算机机在在运运算算时时依依次次取取出出指指令令，根根据据指令的功能进行相应的运算，这就是指令的功能进行相应的运算，这就是存储

50、程序原理存储程序原理。2 2程序的自动执行程序的自动执行 程程序序在在执执行行前前先先装装入入内内存存储储器器，CPUCPU负负责责从从内内存存中中逐逐条条取取出出指指令令，分分析析识识别别指指令令，最最后后执执行行指指令令，从而完成一条指令的执行周期。从而完成一条指令的执行周期。程序的执行流程程序的执行流程：取指令取指令 分析指令分析指令 执行指令。执行指令。现在学习的是第27页，共80页1.2.3 1.2.3 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 微型计算机系统由微型计算机系统由硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统两大两大部分组成部分组成 ：硬件微计算机外围设备微处理器内存储器I/O接