微机发展史概论(48张)课件

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1、微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论微机原理与接口技术微机原理与接口技术授课：左琼时间：2013年春微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit i

2、n masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论课前的话课前的话 计算机系列课程之间的联系计算机系列课程之间的联系 计算机概论与上机操作计算机概论与上机操作（对（对21世纪公民要求）世纪公民要求）程序设计与算法语言程序设计与算法语言（BASIC FORTRAN PASCAL C 等，怎样使用计算机）等，怎样使用计算机）计算机组成原理计算机组成原理（所有计算机的共性）（所有计算机的共性）微机原理及应用微机原理及应用（特定机型介绍，单片

3、机或（特定机型介绍，单片机或8086 PC机，怎样应用计算机）机，怎样应用计算机）控制之路控制之路 数据处理之路数据处理之路 汇编语言程序设计汇编语言程序设计 数据结构数据结构 单片机技术单片机技术/微机接口微机接口 操作系统操作系统 数据库理论数据库理论 软件技术基软件技术基础础 计算机网络计算机网络 软件工程软件工程 应用系统设计应用系统设计 计算机网络计算机网络 2微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Loc

4、ked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论课程目标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：和汇编语言程序设计的入门课程：微型计算机（微型计算机（Intel 8086 16位机）的基本原理位机）的基本原理(部件及之间的关系、工作原理与逻辑实现部件及之间的关系、工作原理与逻辑实现)汇编语言程序设计汇编语言程序设计微型计算机接口技术微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统建立微型计算机系统的整体

5、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。问题的能力。3微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论教材及参考资料教材及参考资料教材教材:周荷琴、吴秀清。微型计算机原理与接口技周荷琴、吴秀清。微型计

6、算机原理与接口技术（第术（第4版）。中国科学技术大学出版社，版）。中国科学技术大学出版社，2008 高建生等。计算机组成原理。华中科技大学出版高建生等。计算机组成原理。华中科技大学出版社，社，2004钱晓捷等。微型计算机原理及接口技术。北京：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，机械工业出版社，1999王元珍、韩宗芬。王元珍、韩宗芬。IBM-PC宏汇编语言程序设计，宏汇编语言程序设计，第二版。华中理工大学出版社，第二版。华中理工大学出版社，19964微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indication

7、s in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论课程要求及说明课程要求及说明闭卷考试闭卷考试考试重点（知识点）在课堂和作业中体现考试重点（知识点）在课堂和作业中体现 （听课记笔记、作业要认真）（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上机很重要，是掌握汇编语言的关键课件可下载：课件可下载：Email:zq_Password:public补考靠不住补考靠不住补考靠不住补考靠不住 ！5

8、微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第第1 1章章 绪论绪论微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications

9、in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论本章主要内容本章主要内容1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 计算机数据格式计算机数据格式7微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in b

10、lack =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况1.计算机的发展简史计算机的发展简史2.微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况8微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1.

11、计算机的发展简史计算机的发展简史最古老的计算工具最古老的计算工具 算筹算筹最古老的计算器最古老的计算器算盘算盘1500年达芬奇手稿年达芬奇手稿 机械式计算机机械式计算机PASCAL(1623)加法机加法机,人类历史上第一台机械式计算机人类历史上第一台机械式计算机 1673年年G.Leibnitz乘法机器乘法机器,同时还提出了同时还提出了“可以用机械代替人进行繁琐重复可以用机械代替人进行繁琐重复的计算工作的计算工作”的伟大思想。的伟大思想。1821年年Babbage差差分分机机1888年赫尔曼年赫尔曼霍勒斯制表机霍勒斯制表机,用电气控制技术取代了纯机械装置用电气控制技术取代了纯机械装置 1938

12、年朱斯的年朱斯的Z系列计算机系列计算机1943年英国年英国“巨人巨人”计算机计算机1944年艾肯的年艾肯的MARK-I,是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一 9微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1.计算机的发展简史计

13、算机的发展简史类型类型时期时期主要器件主要器件重重 要要 特特 征征第一代第一代1946-1958 电子管电子管水银延迟线；速度低，体积大，价格水银延迟线；速度低，体积大，价格昂贵，可靠性差；机器语言，汇编语昂贵，可靠性差；机器语言，汇编语言，用于科学计算言，用于科学计算(定点运算定点运算)第二代第二代1958-1964 晶体管晶体管磁芯；速度提高，体积缩小，可靠性磁芯；速度提高，体积缩小，可靠性提高；算法语言，操作系统，从科学提高；算法语言，操作系统，从科学计算扩大到数据处理计算扩大到数据处理(浮点运算浮点运算)，FORTRAN、ALGOL-60、COBOL 第三代第三代1964-1971中

14、、小规模中、小规模集成电路集成电路半导体；体积小，可靠性大大提高，半导体；体积小，可靠性大大提高，速度达几速度达几MIPS，机种多样化，机种多样化，机种多样化，机种多样化，“小型小型计算机计算机”出现，软件技术和外设发展出现，软件技术和外设发展迅速，应用领域不断扩大迅速，应用领域不断扩大第四代第四代1971-中、大及超中、大及超大规模集成大规模集成电路电路速度提高至速度提高至GIPS乃至乃至TIPS水平，多水平，多机并行处理和计算机网络迅速发展。机并行处理和计算机网络迅速发展。“微型计算机微型计算机”出现出现10微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=L

15、ive content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论 各时代代表机型各时代代表机型时代时代机型机型产地产地第一代第一代ENIAC 1946 十进制十进制EDVAC 1949 二进制和二进制和“存储程序存储程序”103（M-3）195759美美.宾州大学宾州大学英英.剑桥大学剑桥大学中科院计算所中科院计算所第二代第二代TRADIC 1954IBM 7090 1

16、958DJS-21,108,X-2,441B 美国贝尔实验室美国贝尔实验室IBM中国中国第三代第三代IBM360/370系列系列CDC6000/7600,STAR-100,CRAY-1NOVA,PDP-11DJS-130/200IBMCDC美美中国中国第四代第四代微型机微型机 APPLE,IBM-PCVAX系列系列长城长城0520,.APPLE，IBMDEC中国中国11微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Lock

17、ed elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论世界上第一台电子数字计算机电子数字积分计算机世界上第一台电子数字计算机电子数字积分计算机世界上第一台电子数字计算机电子数字积分计算机世界上第一台电子数字计算机电子数字积分计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)，由美国宾夕法尼亚大学于由美国宾夕法尼亚大学于由美国宾夕法尼亚大学于由美国

18、宾夕法尼亚大学于1946194619461946年研制成功并投入使用。年研制成功并投入使用。年研制成功并投入使用。年研制成功并投入使用。宣告人类进入电子计算机时代电子计算机时代 12微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1800018000多个电子管多个电子管15

19、001500个继电器个继电器1000010000支电容和支电容和70007000个电阻个电阻重重3030吨吨占地占地170170平方米平方米耗电耗电150150千瓦千瓦运算速度运算速度5 5万次万次/秒秒当时价值当时价值4848万美元万美元13微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Ch

20、apter1 绪论14微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论ENIAC存在的问题：存在的问题：1.十进制计算机十进制计算机 每一位数由一圈共每一位数由一圈共10个真空管表示个真空管表示2.通过开关和插拔电缆进行手动编程通过开关和插拔电缆进行手动编程 输入程序和数据

21、可能需要半天时间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？能否将程序和数据存在存储器中？EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)出现出现15微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1

22、绪论现代电子计算机之父现代电子计算机之父19441945年间，美籍匈牙利科学家冯年间，美籍匈牙利科学家冯诺伊曼在诺伊曼在ENIAC尚未问世时注意到其弱点，尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型并提出一个新机型EDVAC的设计方案，的设计方案，其中提到了两个设想：其中提到了两个设想：采用二进制和采用二进制和“存存储程序储程序”。这两个设想对于现代计算机至。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯关重要，也使冯诺伊曼成为诺伊曼成为“现代电子计现代电子计算机之父算机之父”，冯，冯诺伊曼机体系延续至今。诺伊曼机体系延续至今。16微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in gr

23、een=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第二代电子计算机第二代电子计算机IBM 7090美国美国IBM公司于公司于1959年生产的年生产的IBM 7090型型采用晶体管的第二代电子计算机。它的体积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。减小了，运算速度却更快。17微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndicat

24、ions in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第三代电子计算机第三代电子计算机 IBM S/360S/360极强的通用性适用于各方面的用户，它具有极强的通用性适用于各方面的用户，它具有“360度度”全方位的特点，并因此得名。全方位的特点，并因此得名。开发开发S/360被称为被称为“世纪豪赌世纪豪赌”，IBM为此投入了为此投

25、入了50亿亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的美元的研发费用，远远超过制造原子弹的“曼哈顿计曼哈顿计划划”的的20亿美元。亿美元。计计计计算算算算兼兼兼兼容容容容性性性性18微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第四代计算机第四代计算机从从1970年至今的计算机

26、基本上都属于第四代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，计算机开始分化成路。随着技术的进展，计算机开始分化成通用通用通用通用大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、单片机单片机单片机单片机。微型计算机特征：体积小、重量轻、功耗小、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：微型计算机的核心是：

27、微处理器（微处理器（CPU）19微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1.2 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况 第一代（第一代（第一代（第一代（1971-19731971-1973年）：年）：年）：年）：4 4位和低档位和低档位和低档位和低档8 8位微处理

28、器位微处理器位微处理器位微处理器时代时代时代时代 第二代（第二代（第二代（第二代（1973-19781973-1978年）：年）：年）：年）：中高档中高档中高档中高档8 8位微处理器位微处理器位微处理器位微处理器时代时代时代时代 第三代（第三代（第三代（第三代（1978-19801978-1980年）：年）：年）：年）：1616位微处理器位微处理器位微处理器位微处理器时代时代时代时代 第四代第四代第四代第四代（1983-1993年）年）：32位微处理器位微处理器时期时期 第五代（第五代（第五代（第五代（1993-19961993-1996年年）：）：）：）：PentiumPentium微处理器

29、微处理器微处理器微处理器的时代的时代的时代的时代 第六代（第六代（第六代（第六代（19971997至今）：至今）：至今）：至今）：加强型加强型加强型加强型PentiumPentium时代时代时代时代 第七代：第七代：第七代：第七代：6464位位位位CPUCPU时代时代时代时代20微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elem

30、ents华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第一代（第一代（1971-1973年）：年）：4位和低档位和低档8位微处理器时代位微处理器时代典型产品有典型产品有Intel 4004(1971年、年、4位位)和和Intel 8008（1972年、年、8位）。位）。特点特点:1.字长：字长：4位或位或8位位 2.时钟频率：时钟频率：1MHz 3.平均执行指令时间：平均执行指令时间：1520s 4.集成度：集成度：2000管管/片片21微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit

31、 in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论 Intel 4004、8008 第一代微处理器第一代微处理器1971年年1月，月，Intel公司的霍夫研制成功世界上公司的霍夫研制成功世界上第一块第一块4位位芯片芯片Intel 4004，标志着，标志着第一代微处第一代微处理器理器问世，微处理器和微机时代从此开始。问世，微处理器和微机时代从此开始。1971年年11月，月，Intel推出推出MCS-4微型计算机系微型计算机系统（包括

32、统（包括4001 ROM芯片、芯片、4002 RAM芯片、芯片、4003移位寄存器芯片和移位寄存器芯片和4004微处理器）微处理器）特点：指令系统较简单、运算功能较差，价格特点：指令系统较简单、运算功能较差，价格低廉低廉应用：面向计算器、二次仪表和家电应用：面向计算器、二次仪表和家电22微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional

33、elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论4004 4004包含包含2300个晶体管，尺寸规格为个晶体管，尺寸规格为3mm4mm，计，计算性能远远超过当年的算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为，最初售价为200美元。美元。23微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学

34、院 Chapter1 绪论80081972年年4月，霍夫等人开发出月，霍夫等人开发出第一个第一个8位微处理器位微处理器Intel 8008。由于。由于8008采用的是采用的是P沟道沟道MOS微处理器，因此仍微处理器，因此仍属第一代微处理器。属第一代微处理器。24微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大

35、学计算机学院 Chapter1 绪论第二代（第二代（19731978年）：中高档年）：中高档8位位微处理器时代微处理器时代Intel 8080,Motorola公司的公司的M6800，Zilog公公司的司的Z80，Intel公司的公司的8085，Rockwell与与MOS Technology的的6502等。等。特点特点:1.字长：字长：8位位 2.时钟频率：时钟频率：24MHz 3.平均执行指令时间：平均执行指令时间：12 s 4.集成度：集成度：5000 10000管管/片片25微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Ind

36、ications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论 Intel 8080 1973年年8月，霍夫等人研制出月，霍夫等人研制出8位微处理器位微处理器Intel 8080，以，以N沟道沟道MOS电路取代了电路取代了P沟道，第二代微处理沟道，第二代微处理器就此诞生。器就此诞生。主频主频2MHz的的8080芯片运算速度比芯片运算速度比8008快快10倍，可倍，可存取存取64KB存储器，使用了基

37、于存储器，使用了基于6微米技术的微米技术的6000个晶体个晶体管，处理速度为管，处理速度为0.64MIPS。特点特点：指令系统较完善、运算速度提高一个数量级，寻：指令系统较完善、运算速度提高一个数量级，寻址能力增强址能力增强应用应用：面向智能仪表、家电、工业控制：面向智能仪表、家电、工业控制26微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optio

38、nal elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第三代（第三代（1978-1980年）：年）：16位微处理位微处理器时代器时代Intel公司的公司的8086/8088、Motorola公司的公司的M68000和和Zilog 公司的公司的Z8000特点特点:1.字长：字长：16位位 2.时钟频率：时钟频率：540MHz 3.平均执行指令时间：平均执行指令时间：0.5 s 4.集成度：集成度：20000 60000管管/片片27微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =

39、Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论Intel 80861978年年6月，月，Intel推出推出4.77MHz的的8086微处理微处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用器，标志着第三代微处理器问世。它采用16位位寄存器、寄存器、16位数据总线位数据总线和和29000个个3微米技术微米技术的晶体管，售价的晶体管，售价360美元。美元。特点：指令系统丰富，采用多级中断，多种寻特点：指令系统丰富，采用多级中断，多

40、种寻址方式，段式存储，系统软件址方式，段式存储，系统软件应用：工业控制应用：工业控制 28微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论Z80微处理器微处理器 Zilog公司于公司于1976年开发的年开发的Z80微处理器，广泛用微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设

41、备。当时，于微型计算机和工业自动控制设备。当时，Zilog、Motorola和和Intel在微处理器领域三足鼎立。在微处理器领域三足鼎立。29微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第四代第四代（1983-1993年）年）：32位微处理位微处理器时期器时期1983年

42、年Zilog公司推出公司推出Z8000微处理器微处理器1984年年Motorola公司推出公司推出MC68020微处理器微处理器1985年，年，Intel公司推出能进行多任务处理的公司推出能进行多任务处理的32位微处理器位微处理器803861989年，年，Intel公司推出公司推出80486，同期有，同期有Motorola公司的公司的M68040特点特点:1.字长：字长：32位位 2.时钟频率：时钟频率：10120MHz 3.平均执行指令时间：平均执行指令时间：0.2s 4.集成度：集成度：几十万上百万管几十万上百万管/片片30微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in

43、 green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第五代（第五代（19931996）：）：Pentium微处微处理器的时代理器的时代1993年年3月，月，Intel公司的奔腾（公司的奔腾（Pentium）时钟频率：时钟频率：60/66MHz 运行速度：运行速度：100MIPS 集成度：集成度：310万管万管/片片 1995年年2月，月，In

44、tel公司的公司的Pentium Pro 时钟频率：时钟频率：166MHz以上以上 集成度：集成度：550万管万管/片片 1996年年 Intel公司的公司的Pentium MMX(多能奔腾多能奔腾)31微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论 第六代（第六代（19

45、97至今）：加强型至今）：加强型Pentium时代时代1997年到年到1999年，年，Intel公司的公司的Pentium 、Pentium、AMD公司的公司的AMD-K7，这些芯片的集，这些芯片的集成度高达成度高达750万管万管/片，时钟频率达到片，时钟频率达到750MHz。2001年底，年底，Pentium 主频高达主频高达2GHz，具有，具有4200万只晶体管，主流高端万只晶体管，主流高端32位位CPU市场的佼佼者。市场的佼佼者。AMD公司的公司的Athlon CPU，1.33GHz主频及主频及2GHz主主频。频。32微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in g

46、reen=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第七代：第七代：64位位CPU时代时代2001年年5月，月，Intel公司正式推出了第一种公司正式推出了第一种64位微处理器位微处理器Itanium。Itanium由英特尔由英特尔和惠普联合开发，主要用于工作站和服和惠普联合开发，主要用于工作站和服务器机型，内置务器机型，内置24MB的的3级缓存

47、、工级缓存、工作频率为作频率为800MHz及及722MHz的产品，价的产品，价格为格为1177美元至美元至4427美元。美元。AMD公司的公司的AMD-K8 33微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论当前当前CPU发展方向发展方向64位，多核位，多核双核双核200

48、5年：年：Intel Core处理器处理器 2006年：年：Intel Core 2/赛扬赛扬 Duo 处理器处理器 4核核2007年：年：Intel 四核心服务器用处理器四核心服务器用处理器 Intel Extreme X6800、core i5。AMD 羿龙羿龙IIX4 810 6核核INTEL i7 980X 6核核2006年年7月月14日日,Intel正式发布核心代号为正式发布核心代号为Conroe的的Core 2系列处理器。系列处理器。Core微架构拥有微架构拥有双核心双核心、64bit指令集指令集、4 thread超标量体系结构超标量体系结构和和乱序执行机制乱序执行机制等技术，使等

49、技术，使用用65/45nm制造工艺生产，支持制造工艺生产，支持36bit的物理寻的物理寻址和址和48bit的虚拟内存寻址，支持包括的虚拟内存寻址，支持包括SSE4在内的在内的Intel所有扩展指令集。所有扩展指令集。Core微架构的每个内核拥微架构的每个内核拥有有32KB的一级指令缓存、的一级指令缓存、32KB的双端口一级数的双端口一级数据缓存，据缓存，2个内核共同拥有个内核共同拥有4MB或或2MB的共享式二的共享式二级缓存。级缓存。34微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit

50、 in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论计算机的发展日新月异计算机的发展日新月异 从计算机的规模，运算速度上看从计算机的规模，运算速度上看:巨型机、大型机、中型机、小型机、巨型机、大型机、中型机、小型机、巨型机、大型机、中型机、小型机、巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机微型机、单片机微型机、单片机微型机、单片机从从CPUCPU的发展来看的发展来看:400440048008-8086-8088-80186-80

51、08-8086-8088-80186-80286-80386-80486-586-80286-80386-80486-586-pentium-PII-PIII-P4-pentium-PII-PIII-P4-35微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第一台第一台微型

52、计算机微型计算机：Altair 8800 1975年年4月，月，MITS发布第一个通用型发布第一个通用型Altair 8800，售价，售价375美元，带有美元，带有1KB存储器。这是存储器。这是世界上第一台微型计算机世界上第一台微型计算机Altair定位在青年电脑迷市场定位在青年电脑迷市场 Paul Allen和和Bill Gates在三周内为在三周内为Altair开发开发出出BASIC语言，语言，MITS成为两个未来富翁的第成为两个未来富翁的第一个客户一个客户 36微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications

53、 in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论Apple1976年年3月，月，Steve Wozniak和和Steve Jobs开发出微型计开发出微型计算机算机Apple I，4月月1日愚人节这天，两个日愚人节这天，两个Steve成立了成立了Apple计算机公司。计算机公司。Apple II是是第一个带有彩色图形的个人计算机第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为，售价为1300美元。美元。Appl

54、e II及其系列改进机型风靡一时，这使及其系列改进机型风靡一时，这使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。成为微型机时代最成功的计算机公司。37微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1981-PC元年元年早在早在1980年年7月，一个负责月，一个负责“跳棋计

55、划跳棋计划”的的13人小组秘密人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，开始研究发展中心，开始开发后来被称为开发后来被称为IBM PC的产品。一年后的的产品。一年后的8月月12日，日，IBM公司在纽约宣布第一台公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生，这个开创计算诞生，这个开创计算机历史新篇章的时刻。机历史新篇章的时刻。第一台第一台IBM PC采用了主频为采用了主频为4.77MHz的的Intel 8088操作系统是操作系统是Microsoft提供的提供的MS-DOSIBM将其命名为将其命名为“个人电脑（个人电脑（Personal Computer）38微机原

56、理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论我国计算机技术的发展我国计算机技术的发展1953年开始研究，年开始研究，1958年研究出第一台计算机，年研究出第一台计算机，103型型通用计算机通用计算机50年来相继研究出了第二代，第三代计算机。年来相继研究出了第二代，第三代计算机

57、。80年代研究出了每秒亿次的巨型机，年代研究出了每秒亿次的巨型机，银河银河I,II,其他如其他如曙曙光天演光天演(清华清华BBS,学校高性能计算中心学校高性能计算中心)。1985年年6月，中月，中国第一台自行研制的微机国第一台自行研制的微机长城长城0520研制成功，其广告词研制成功，其广告词是：是：“一台我们自己制造的能够处理中文的电脑一台我们自己制造的能够处理中文的电脑”。在高性能计算，并行计算上已紧跟国际先进水平，但计算在高性能计算，并行计算上已紧跟国际先进水平，但计算机的核心部件机的核心部件CPU技术还远远落后。技术还远远落后。中科院研究开发的中科院研究开发的龙芯龙芯GODSON39微机

58、原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论龙龙芯芯40微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue

59、=Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论计算机发展的理论基础和规律计算机发展的理论基础和规律1、逻辑代数：、逻辑代数：逻辑代数系统采用二进制，是现代电子计算机的数学和逻逻辑代数系统采用二进制，是现代电子计算机的数学和逻辑基础。辑基础。2、图灵机：、图灵机：英国数学家图灵通过数学证明得出理论上存在英国数学家图灵通过数学证明得出理论上存在“通用图林机通用图林机”，为可计算性的概念提供了严格的数学定义，为可计算性的概念提供了严格的数学定义。现代通用数字计算机的数学。现代通用数字计算机的

60、数学模型模型3、冯、冯.诺依曼计算机原理：诺依曼计算机原理：二进制二进制存储程序并按地址顺序执行存储程序并按地址顺序执行(程序控程序控制）制）4、Moore定律：定律：微处理器内晶体管数每微处理器内晶体管数每18个月翻一番个月翻一番5、Bell定律：定律：如果保持计算能力不变，微处理器价格每如果保持计算能力不变，微处理器价格每18个月减少一半个月减少一半6、Gilder定定律律：未未来来25年年（1996年年预预言言）里里，主主干干网网的的带带宽宽将将每每6个个月月增加一倍增加一倍7、Metcalfe定律：定律：网络价值同网络用户数的平方成正比网络价值同网络用户数的平方成正比8、半导体存储器发

61、展规律：、半导体存储器发展规律：DRAM密度每年增加密度每年增加60%，每三年翻四倍，每三年翻四倍9、硬盘存储技术发展规律：、硬盘存储技术发展规律：硬盘的密度每年增加约一倍硬盘的密度每年增加约一倍41微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论计算机发展的趋势计算机发展

62、的趋势总趋势：速度越来越快，体积越来越小，总趋势：速度越来越快，体积越来越小，成本越来越低，功耗越来越低成本越来越低，功耗越来越低1.微型计算机已迈入微型计算机已迈入64位位的新时代的新时代2.精减指令计算机（精减指令计算机（RISC）正在逐步取代正在逐步取代复杂指令计算机复杂指令计算机（CISC）3.多媒体计算机技术多媒体计算机技术、网络存储技术网络存储技术正在推广使用正在推广使用4.大规模并行处理系统（大规模并行处理系统（MPP）的处理速度已达到）的处理速度已达到TFLOPS（每秒（每秒1012条浮点指令条浮点指令,万亿）级万亿）级5.超立方体超立方体计算机、计算机、神经网络神经网络计算机

63、等高性能计算机正在计算机等高性能计算机正在加紧研究、试制之中。加紧研究、试制之中。随着电子器件速度极限的逼近人们又开始了全新时代随着电子器件速度极限的逼近人们又开始了全新时代计算机的研究计算机的研究 42微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论二十一世纪的计算机二十

64、一世纪的计算机光计算机：光计算机：光能够像电一样传送信息，其抗干扰能力强，传输速度快，光能够像电一样传送信息，其抗干扰能力强，传输速度快，并且光学器件的能耗非常低。尤为重要的是，光的独立性使得大并且光学器件的能耗非常低。尤为重要的是，光的独立性使得大规模的并行计算成为可能。规模的并行计算成为可能。生物计算机：生物计算机：生物系统的信息处理过程是基于分子的计算与通讯过程，生生物系统的信息处理过程是基于分子的计算与通讯过程，生物计算不是按照传统的确定算法来解决问题，而是通过竞争优化物计算不是按照传统的确定算法来解决问题，而是通过竞争优化的方式来求解问题。生物计算的主要形式是学习和记忆的方式来求解问

65、题。生物计算的主要形式是学习和记忆。生物系。生物系统在解决复杂图形和多重模式判定方面有独特的优势。统在解决复杂图形和多重模式判定方面有独特的优势。量子计算机：量子计算机：量子计算的概念远比光子计算和生物计算出现得晚，但却具量子计算的概念远比光子计算和生物计算出现得晚，但却具有更大的革命潜力有更大的革命潜力。信息存储器信息存储器 目前，在室温下能够制造出单电子内存，在大约目前，在室温下能够制造出单电子内存，在大约7平方纳米平方纳米大小的位元上，大小的位元上，每一平方纳米就能存储每一平方纳米就能存储250GB的信息的信息。43微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in gr

66、een=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论第一章第一章 绪论主要内容绪论主要内容1.1 微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况1.2 微型计算机系统微型计算机系统1.3 计算机数据格式计算机数据格式44微机原理与接口技术2013.3 ZuoIndications in green=Live content Indications in white =Edit in masterIndications in blue =Locked elementsIndications in black =Optional elements华中科技大学计算机学院 Chapter1 绪论1.微型计算机硬件结构微型计算机硬件结构主机主机外围设备外围设备CPU运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备接口输入设备接口输出设备输出设备接口接口系统总线