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[工学]chap1_微机基础

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

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