微机原理与接口技术 教学课件 作者 周鹏 第1章微型计算机基础知识.ppt

第1章　微型计算机基础知识1.1 计算机发展概况 电子计算机是由各种电子器件组成的，能够自动、高速、精确地进行逻辑控制和信息处理的现代化设备。它是20 世纪人类最伟大的发明之一。自20 世纪40 年代第一台电子计算机问世以来，计算机以构成某硬件的逻辑部件为标志，已经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路计算机这4 个阶段。随着大规模集成电路的发展，计算机分别朝着巨型机、大型机和超小型机、微型机两个方向发展。 第一时期(1971—1973 年)4 位或8 位低档微处理器和微机 1971 年，Intel 公司宣布4004 CPU ，是一种4 位微处理器，其运算速度为50KI/s(千指令/秒)，指令周期为20μs，时钟频率为1MHz，集成度约为2000 管/片。寻址能力为4KB，有45 条指令， 另一种4 位微处理器是4040。同年，出现4004 的低档8 位扩展型产品8008，其寻址能力为16KB，有48 条指令， 这一时期代表机型是MCS-4 和MCSS。 第二时期(1973—1977 年)8 位中高档微处理器和微机 1973 年，Intel 发布8 位中档微处理器8080，其运算速度约500KI/s。指令周期为2μs，寻址空间为64KB，同期，Motorola 公司的MC6800 与8080 相当。Zi1og 公司的Z80 和Intel公司1977 年发布的最后一款8 位微处理器8085 属于8 位高档微处理器。8085 的运算速度为770KI/s，指令周期为1.3μs。在这一时期，出现以8080A/8085A、Z80 和MC6502 为CPU 组装成的微机。 第三时期(1978—1984 年)16 位微处理器和微机 1978 年以后，出现16 位微处理器，代表产品如Intel 公司的8086(集成度为29000管/片)、8088、80286，Motorola 公司的MC68000(集成度为68000 管/片)和Zilog 公司的Z8000(集成度为17500 管/片)等。用16 位微处理器组装的微机(如IBM PC、PC/XT、PC/AT、AST286、COMPAQ286)功能已达到和超过低档小型机PDP-11/45。 第四时期(1985—1992 年)32 位微处理器和微机 1986 年，Intel 公司推出80386 CPU，Motorola 同期相继发布MC68020～68050 四款32位微处理器。1989 年Intel 公司又推出80486 微处理器，其主要性能为80386 的2～4 倍。这一时期的主要微机产品有IBM-PS II/80、AST386、COMPAQ386 等。 第五时期(1993—1999 年)超级32 位Pentium 微处理器和微机 1993 年3 月，Intel 公司推出Pentium 微处理器芯片(俗称586) 1996 年，Intel 公司推出了高能奔腾(Pentium Pro)微处理器 1997 年5 月，Intel 公司推出了Pentium II 微处理器 1999 年2 月，Intel 公司推出了Pentium III 微处理器 第六时期(2000 年以后)新一代64 位微处理器Merced 和微机 在不断完善Pentium 系列处理器的同时，Intel 公司与HP 公司联手开发了更先进的64位微处理器－Merced。Merced 采用全新的结构设计，这种结构称为IA-64(Intel Architecture-64)，IA-64 不是原Intel 32 位X86 结构的64 位扩展，也不是HP 公司的64 位PA-RISC 结构的改造。IA-64是一种采用长指令字(LIW)、指令预测、分支消除、推理装入和其他一些先进技术从程序代码提取更多并行性的全新结构。 1.2 微 机 系 统 1.2 计算机的基本组成 （一）、运算器 2、运算器的作用 是把传送到微处理器的数据进行运算或逻辑运算。 例如： 两个数（7和9）相加，在相加之前，操作数9放在累加器中，7放在数据寄存器中，执行两数相加运算的控制线发出“加”操作信号，ALU即把两个数相加并把结果（16）存入累加器，取代累加器前面存放的数9。 3、ALU的两个主要的输入来源 4、运算器的两个主要功能 （1）执行各种算术运算。 1、控制器的组成 2、作用 它是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个计算机系统的操作。 3、控制器的主要功能 （三）、CPU中的主要寄存器 1、累加器（A） 2、数据寄存器（DR） 数据（缓冲）寄存器（DR）是通过数据总线（DBUS）向