微机原理课..doc

微机原理 课 1 讲 教 案 绪论 §1-1 计算机的发展概况及分类 §1-1-1 计算机的发展概况 1946年，第一台计算机在美国诞生，至今已有近60年的历史。60年来，计算机经历了迅猛的发展，得到了广泛的普及，对整个社会的进步和科学的发展产生了极其深远的影响。在此期间，计算机经历了电子管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机时代、大规模及超大规模集成电路计算机时代。计算机的功能已经从早期的数值计算、数据处理发展到可以进行知识处理的人工智能阶段，不仅可以处理文字、字符、图形图象信息，而且可以处理音频、视频信息，形成了智能化的多媒体计算机。 在推动计算机技术发展的诸多因素中，除了计算机的系统结构和计算机的软件技术发展起到了重要的作用之外，电子技术特别是微电子技术的发展也起到了决定性的作用。70年代初，随着大规模集成电路的出现，原来体积很大的中央处理器（CPU）电路集成为一个只有十几平方毫米的半导体芯片，称为微处理器（MPU）。 微处理器的出现，开创了微型计算机的新时代。以微处理器为核心，再配上半导体存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口电路（I/O接口电路）、系统总线以及其他支持逻辑，这样组成的计算机，称为微型计算机。微型计算机的出现，是计算机技术发展史上的一个新的里程碑，为计算机技术的发展和普及开辟了崭新的途径。 由于微型计算机具有体积小、重量轻、价格便宜、耗电少、可靠性高、通用性和灵活性好等特点，加上超大规模集成电路工艺技术的迅速发展和成熟，使微型计算机技术得到了极其迅速的发展和广泛的应用。从1971年美国INTEL公司首先研制成功世界上第一块微处理器芯片4004以来，在头十年中，差不多每隔2～3年就推出一代新的微处理器芯片，如今已经推出了多代微处理器产品。 微处理器是计算机的核心部件。它的性能在很大程度上决定了微型计算机的性能，因此，微型计算机的发展是以微处理器的发展来更新换代的。 第一代（1971～1973）微处理器和微型计算机是4位微处理器和低档8位微处理器时代。 在这一时期，典型的产品有INTEL 4004、INTEL 8008。其中INTEL 8008是第一个8位通用微处理器，以4004、8008为CPU构成的微型计算机分别是MCC-4和MCS-8。主要应用于各种袖珍计算器、家电、交通灯控制等简单控制领域。 第二代（1973～1978）微处理器和微型计算机是成熟的8位微处理器时代。 1973年INTEL公司推出了性能更好的8位微处理器8080。它的出现，加速了微处理器和微型计算机的发展。MOTOROLA公司的MS6800，ZILOG公司的Z80，INTEL公司的8085等。广泛用于数据处理、工业控制智能仪器仪表及家电等各个领域。 第三代（1978～1983）是16位微处理器时代。 70年代后期，超大规模集成电路的成熟，进一步推动了微处理器和微型计算机生产技术向更高层次发展。1978年，INTEL公司率先推出了新一代16位微处理器8086，随后，INTEL公司的8086/8088，MOTOROLA公司的MC68000和ZILOG公司的Z8000，这些高性能的16位微处理器成为当时国内外市场上流行的典型产品，集成度高达29000管/片。INTEL 8086/8088内部采用流水线结构，设置了指令预取队列，使处理速度大大提高。INTEL公司推出了十六位微处理器中的高档芯片80286，它具有多任务系统所必须的任务切换功能、存储器管理功能和多种保护功能，支持虚拟存储体系结构，地址总线从20位增加到24位，存储器直接寻址空间达到16MB，时钟频率提高到5MHZ～25MHZ。从80年代中、后期到90年代初，80286一直是个人计算机IBM PC/AT机的主流型CPU。同期的产品还有MOTOROLA的MC68010。 第四代（从1983年起）是32位微处理器时代。这一时期的典型产品有ZILOG公司推出的Z80000、MOTOROLA公司推出的MC68020、INTEL公司推出的80386、80486、MOTOROLA公司推出的68040等。 第五代（1993）是INTEL推出的Pentium微处理器（简称P5或586）。Pentium微处理器的推出，使微处理器的技术发展到了一个崭新的阶段，标志着微处理器完成从CISC向RISC时代的过度，也标志着微处理器向工作站和超级小型机冲击的开始。同期的产品还有AMD公司的K5，IBM、APPLE、MOTOROLA三家联合推出的POWOR PC。 继Pentium PRO之后，Intel公司又推出了Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、PentiumⅣ等微处理器的极品，成为PC机的主流CPU。 随着LSI和VLSI技术的进一步发展，微处理器的集成度越来越高