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工业用微型计算机 自动化教研室 qq：245414586 参考书： 《微机原理与接口技术》（第2版）. 冯博琴，吴宁主编. 清华大学出版社 实验指导书： 《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第2版）. 吴宁，陈文革编. 清华大学出版社 第1章 微型计算机基础 前传 巴贝奇分析机采用了三个具有现代意义的装置： 保存数据的寄存器（齿轮式装置）； 从寄存器取出数据进行运算的装置，并且机器的乘法以累次 加法来实现； 控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置。 1939年，阿塔纳索夫提出计算机三原则： 采用二进制进行运算； 采用电子技术来实现控制和运算； 采用把计算功能和存储功能相分离的结构。 1939年，阿塔纳索夫还设计并试制数字电子计算机的样机“ABC机”（Atanasoff-Berry Computer） ，但未能完工。 1940年，美国科学家维纳阐述了自己对现代计算机的五点设计原则 数字式而不是模拟式； 以电子元件构成并尽量减少机械装置； 采用二进制而不是十进制； 内部存放计算表； 内部存储数据。 第一代计算机 长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10间普通房间的大小，重达30吨，它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，耗电量150千瓦。 每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍，(而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算)，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。 1959-1964：晶体管造就第二代计算机 第二代计算机 TRADIC IBM 7090 晶体管电脑? 1964-1970：集成电路使第三代 计算机脱胎换骨 IBM S/360 1970~：第四代计算机 从1970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路。随着技术的进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、小型机和微型机。 1971：微处理器时代的开端 4004的样子很像小虫子 摩尔定律 1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。 1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080 8086 8088：IBM PC的御用之选 第一台IBM PC PC之父 Intel 80286 80386进入了32位元的世代 Intel 486（1988） Pentium（586） Pentium MMX，支持多媒体技术的奔腾 Pentium Pro，面向工作站的处理器 Pentium II，芯片封装有着巨大的改变 微处理器主要特点 主板的结构 主板：总线 主板：接口 国产通用处理器：龙芯处理器系列 1、龙芯1号处理器 龙芯一号CPU采用0.18um CMOS工艺制造，具有良好的低功耗性，平均功耗0.5瓦特，在片内提供了一种特别设计的硬件机制，可以抗御缓冲区溢出类攻击。在硬件上根本抵制了缓冲溢出类攻击危险，从而大大增加了服务器的安全性。基于龙芯CPU的网络安全设备可以满足国家政府部门，企业机关对于网络与信息系统安全的需求。 2-1.龙芯2号处理器芯片 龙芯2号采用180nm的CMOS工艺制造，片上集成了1350万个晶体管，硅片面积6.2毫米×6.7毫米，最高频率为500MHz，功耗为3-5瓦。?龙芯2号实现了先进的四发射超标量超流水结构，片内一级指令和数据高速缓存各64KB，片外二级高速缓存最多可达8MB。龙芯2号的SPEC CPU2000标准测试程序的实测性能是龙芯1号的8-10倍，是1.3GHz的威盛处理器的2倍，已达到相当于Pentium 3的水平。基于龙芯2号的Linux-PC系统可以满足绝大多数的桌面应用。 2-2. 龙芯2号增强型处理器芯片（龙芯2E） 龙芯2E是一款实现64位MIPSⅢ指令集的通用RISC处理器，采用90nm的CMOS工艺，布线层为七层铜金属，芯片晶体管数目为4700万，芯片面积6.8mm×5.2mm，最高工作频率为1GHz，典型工作频率为800MHz，实测功耗5-7瓦。龙芯2E具有片上128KB一级缓存、512KB二级缓存，单精度峰值浮点运算速度为80亿次/秒，双精度浮点运算速度为40亿次/秒，在1GHz主频下SPEC CPU2000的实测分值达到500分，综合性能