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微机原理与接口技术－－基于IA-32处理器和32位汇编语言·第4版 第1章 微型计算机系统 第 1 章微型计算机系统概述 1.1 微型计算机的发展 1.2 Intel 80x86系列处理器 1.3 微型计算机系统组成 1.1 微型计算机的发展 微型计算机（Microcomputer） 性能、价格、体积较小，最常见的计算机 现代计算机三大主要应用形式的主角 采用微处理器为核心构造的计算机 处理器＝微处理器＝中央处理单元CPU 计算机的运算和控制核心 采用一块大规模集成电路芯片构成 基本性能指标 字长（Word） 时钟频率 集成度 通用微处理器 4位微处理器 1971年，Intel 4004，第一个微处理器 8位微处理器 M6800、Z80和Intel 8080/8085 Apple公司苹果机 16位微处理器 Intel 8086/8088 16位个人计算机（PC：Personal Computer） 32位微处理器 80386，80486，Pentium～Pentium 4 32位PC机，APPLE公司的Macintosh机 64位微处理器 IA-64结构：Itanium（安腾） x86结构：AMD的64位处理器、Intel 64处理器 专用微处理器 单片机（微控制器，嵌入式控制器，MCU） Intel的MCS-48，MCS-51，MCS-96/98系列 爱特梅尔（Atml）公司的AT89系列（与MCS-51兼容），AT91系列（基于ARM内核） Microchip Technology公司的PIC系列 数字信号处理器（DSP） 专注于数字信号的高速处理 美国德州仪器TI公司TMS320各代产品 主要应用于通信、消费类电子产品和计算机 1.2 Intel 80x86系列处理器 1.2.1 16位80x86处理器 1. 8086 16位结构的处理器：数据总线为16位 主存容量1MB：地址总线为20位 时钟频率5MHz（IBM PC使用4.77MHz） 准16位微处理器8088：外部数据总线为8位 IBM PC和PC/XT机使用Intel 8088 CPU 2. 80286 16位数据总线、24位地址总线（16MB主存） 实方式（Real Mode） 保护方式（Protected Mode） IBM PC/AT机使用Intel 286 CPU 1.2.2 IA-32处理器 英特尔32位结构 IA-32（Intel Architecture-32） 指令集结构 IA-32处理器 Intel 80386 Intel 80486 Pentium Pentium Pro、Pentium II、Pentium III Pentium 4 Celeron、Xeon、Pentium M 1.2.3 Intel 64处理器 1. Intel 64结构 64位线性地址空间，支持40位物理地址空间 32位扩展工作方式（IA-32e） 8个附加的通用寄存器、8个附加的SIMD多媒体寄存器、64位通用寄存器和64位指令指针等 2. Intel Core微结构 提高了性能并降低了功耗 多核处理器的基础 3. 多核技术（Multi-core） 一个芯片上制作两个或多个处理器执行核心 1.3 微型计算机系统组成 硬件（Hardware）：物理设备 软件（Software）：程序和文档 1.3.1 冯·诺依曼计算机结构 1. 组成部件 5大部件组成 控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备 3个硬件子系统 处理器、存储系统和输入输出系统 2. 二进制编码 计算机采用二进制形式表示数据和指令 现实中的一切，计算机中都是0和1数码 二进制编码 按照一定规律组合的0和1数码 不同的信息用不同的数码表示 同样的信息也可以用不同的编码规则用不同的数码表示 程序、指令、操作码 程序用程序设计语言编写，由指令构成 指令(机器语言)是控制计算机操作的命令 指令由操作码和地址码组成 操作码（Opcode）表明指令的操作 地址码、操作数（Operand）是参与操作的数据 指令的代码格式：二进制编码规则 基本数据单位（二进制位） 1位 比特（bit：binary digit） 4位 半字节（Nibble） 8位 字节（Byte） 16位 字（Word） 32位 双字（Double word） 64位 4字（Quad word） 3. 存储程序和程序控制 存储程序 把指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中，这些指令按一定的规则组成程序 程序控制 当计算机启动后，程序就会控制计算机按规定的顺序逐条执行指令，自动完成预定的信息处理任务 存储单元地址 为每个存储单元编排的一个唯一的编号 现代计算机中，主存储器是字节可寻址的：主存储器的每个存储单元具有一个地址，保存一个字节