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微机原理及应用 课程的基本要求 第一章 微机的基础知识 §1.1 计算机及单片机概述 §1.2 微型计算机组成及工作原理 §1.3 单片机的结构和系统 §1.4 常用数制和编码 一、微计算机、微处理器、单片机的概念： 微计算机（Microcomputer）：以微处理器作为CPU，再加上存贮器、输入输出电路就组成了微计算机（MC、μC） 微处理器：（Microprocessor）将计算机中的运算器、控制器两大部分（CPU）集成在一个芯片上，就组成了微处理器（MP、μP、MPU） 单片机（Single-Chip Microcomputer, Micro-controller）：将CPU、存贮器、输入输出电路均集成在一个芯片上。 二、计算机的发展 有18,000个电子管，总重 量达30吨，耗资近50万美 元，没有引入CPU的概念 电子计算机的发展： 电子管计算机（1946-1956） 晶体管计算机（1957-1964） 中小规模集成电路计算机（1965－1970） 超大规模集成电路计算机（1971-今） 电子计算机按其性能分类： 巨型计算机 大型计算机 小型计算机 微型计算机 微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的 微处理器的集成度每隔18个月就会翻一番，芯片的性能也随之提高一倍 ------摩尔定律 （Moore’s Law） 严格讲，微处理器≠ CPU 二、微型计算机的发展 1、早期微处理器的发展（1971～1977 ） 字长为4位或8位，集成度约为3000～10000 晶体管/片，微处理器的主频为0.1～5MHz。 1972年：Intel 8008 第一片8位微处理器。 8008采用了10?m生产 工艺，集成度为3500个 晶体管，工作频率为 200KHz。 1974年：Intel 8080 采用了6?m生产工艺，集成度为6000个晶体管，主频为2MHz。 1975年4月，MITS公司推出了以8080为CPU的世界上第一台个人计算机Altair 8800。 值得一提的是，Altair 8800的BASIC语言解释器是Bill Gates编写的 1976年： Intel 8085——Intel公司生产的最后一种8位通用微处理器 8085的工作频率提高 5MHz，指令系统的指 令数上升到246条。 1978年--8086 3?m工艺，集成了29,000个晶体管 工作频率4.77 MHz 寄存器和数据总线均为16位，地址总线为 20位，寻址空间达1MB CPU的内部结构采用流水 线结构，并设置了6字节 的指令 预取队列 1979年--8088 除了它的数据总线为8位以外，其余均与8086相同。8088采用8位数据总线是为了利用当时现有的8位设备控制芯片。由于8088内部支持16位运算，而与I/O之间传输为8位，故8088称为准16位微处理器。 第二代：80286（1982年-1984年） 1.5?m工艺，集成了134,000个晶体管 工作频率为6MHz 数据总线仍然为16位， 地址总线增加到24位， 存储器寻址空间达到16MB 1985年IBM公司推出以80286为CPU的微型计算机IBM PC/AT，并制定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（ISA）。该结构提供了一个16位、高性能的I/O扩展总线。 第三代：80386（1985年-1988年） 第一个实用的32位微处理器 1.5?m工艺，集成275,000个晶体管 工作频率16MHz 内部寄存器、数据总线 和地址总线都是32位的 可寻址空间达4GB 这时由32位微处理器组成的 微机已经达超级小型机水平 第四代：80486（1989年-1992年） 采用1?m工艺，集成120万个晶体管 工作频率为25MHz 80486微处理器由三个部件组成：一个80386体系结构的主处理器，一个与80387相兼容的数学协处理器和一个8KB容量的高速缓冲存储器 80486把80386的内部结构做了修 改，大约有一半的指令在一个时 钟周期内完成，而不是原来的两 个，因此处理速度一般比80386快 2到3倍。 Pentium处理器的发展分成三代 第六代：P6（1996-2002） Pentium Pro、Pentium II、Pentium III 采用0.6 ?m -0.18?m工艺，集成度550万-950万晶体管，时钟频率166MHz-1GHz，采用二级高速缓存，2级超标量流水线结构，一个时钟周期可以执行3条指令