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计算机发展及数字电子技术基本概念西安交通大学电气工程学院宁改娣
第1章l1.1计算机的发展l1.2微处理器、微控制器及嵌入式处理器l1.3数字电子技术基本概念l1.4数字电子技术的重要性2/30
1.1计算机的发展l计算机是数字电路的代表，其发展基本由电子器件推动。l真空电子管计算机——1946.2~1955.10ENIAC服役9年3/30
1.1计算机的发展（续）l晶体管计算机l1960年，晶体管代替电子管的第二代计算机出现在商业领域、大学和政府部门的计算机。l配备:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。l语言：出现COBOL和FORTRAN等高级语言，以单词、语句和数学公式代替了含混晦涩的二进制机器码。l新的职业出现：程序员、计算机系统专家等由此诞生。4/30
1.1计算机的发展（续）l集成电路计算机5/30
1.1计算机的发展（续）l第四代量子、光子、生物等未来计算机l“电子”计算机从真空管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路，开关元件尺寸越做越小，然而由于量子效应的存在，集成电路技术现在正逼近其极限（0.2nm的工艺）l基本单元-量子比特（q-bit）——可代表多个数，大数因式分解ms级。目前计算机难以短期实现。l光子计算机——光子比电子快，存储量大，能量消耗小。l生物计算机——即脱氧核糖核酸（DNA）分子计算机。蛋白质分子比电子元件小很多；生物芯片具有并行处理能力（快10万倍）；一旦故障可自我修复；具有生物活性，能够与人体大脑和神经系统相连。6/30
1.2微处理器、微控制器及嵌入式处理器1、Microprocessor(μP)或MicroprocessorUnit（MPU）微处理器:μP如Intel的CPU（Intel80x86）lCentralDeviceofamultichipMicroComputerSystem≈CPU(ALU、Reg)lTwobasicarchitectures:–“VonNeumann“-Architecture地址总线–“Harvard“–Architecture存储器CPU（数据和指令）数据总线l“VonNeumann”-Architecture:–Sharedmemoryspacebetweencodeanddata冯?诺依曼结构–Sharedmemorybussesbetweencodeanddata地址总线地址总线数据总线数据存储器l“Harvard”–Architecture:DRAMCPU程序存储器（或CACHE）数据总线–Twoindependentmemoryspacesforcodeanddata–Twomemorybussystemsforcodeanddata?双口RAM哈佛结构（改进型）7/30
1、Microprocessor(μP)微处理器特点：l多采用冯.诺依曼结构；l普遍没有DMA通道控制器、定时器等外设；l普遍没有通用存储器及接口和IO接口，比如，微机原理学习的Intel8088/8086，需要244/245/373构成BUS；Intel8087浮点运算协处理器，8255PPI、8253/8254Timer、8237DMA、中断控制器8259、8250/8251串行通信接口等。l普遍功耗较大，如Intel的CPU多在20～100W，PowerPC最小也要5～10W。8/30
1、Microprocessor(μP)微处理器构成的典型系统l多用于计算机，Example:YourDesktop——PC–MicroComputer=Microprocessor(μP)+Memory+PeripheralsCode-MemoryData-MemoryMemoryBusClockTimer/CounterMicroprocessorPeripheralBusDigitalInDigitalInAnalogueInAnalogueOut9/30
2、微控制器(Microcontroller，μC)或（Micro-controllerUnit，MCU）比如，MCS-51单片机lNothingmorethanaMicroComputerasasinglesiliconchip!lGuaranteecostefficientandpowerfulsolutionsforembeddedcontrolapplicationslOver200independentfamiliesofμCl
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