[工学]微型计算机第1章b.ppt

本课件的配套教材 《微型计算机技术及应用（第3版）》 戴梅萼，史嘉权：清华大学出版社 《微型计算机技术及应用（第3版） ——习题与实验题集》 戴梅萼：清华大学出版社 《微型计算机技术及应用》实验指导与习题 自编 引言 世界上第一台可以由程序控制的计算机诞生在1946年，是由美国宾夕法尼亚大学研制出来的，称为电子数字积分器与计算机(electronic numerical integrator and calculator, ENIAC), 其基本参数如下： 采用18800个电子管，1500个继电器, 6000个开关，70000个电阻，10000个电容，50万条线 字长：12位 运算速度：5000次加法/秒 重量： 30吨 耗电：140千瓦 占地面积：170平方米 计算机的发展历史 从第一台计算机出现至今，计算机的发展可以分为4个阶段, 每一阶段在技术上都是一次新的突破，在性能上都是一次质的飞跃： 第一代：电子管数字计算机 (1946～1958) 逻辑元件：电子管 主存储器：磁鼓、磁芯 外存储器：磁带、纸带 软件：机器语言、后期采用汇编语言 用途：科学计算 运算速度：5000次/秒～3万次/秒 第二代：晶体管计算机 (1958～1964) 逻辑元件：晶体管 主存储器：磁鼓、磁芯 外存储器：磁带、开始采用磁盘 软件：各种高级语言及编译程序 用途：科学计算、数据处理、开始用于工业控制 运算速度：几十～几百万次/秒 计算机的发展历史 第三代：集成电路计算机 (1964～1971) 逻辑元件：中小规模集成电路(即SSI, MSI) 主存储器：磁芯、磁鼓、半导体存储器 外存储器：磁带、磁盘 软件：会话式高级语言、分时操作系统 用途：科学计算、系统设计等、科技工程领域 运算速度：百万～几百万次/秒 第四代：大规模集成电路计算机 (1971～) 逻辑元件：大规模集成电路(LSI) 主存储器：半导体存储器 外存储器：磁带、磁盘、光盘 软件：各种高级语言、操作系统、各种用途的应用程序 用途：工业、商业、家庭等各行各业 特点：体积小、耗电少、可靠性高、功能强 运算速度：几百万～千亿次/秒 计算机的分类 计算机的分类 大型通用机??? 这类计算机具有极强的综合处理能力和极大的性能覆盖面。在一台大型机中可以使用几十台微机或微机芯片，用以完成特定的操作。可同时支持上万个用户，可支持几十个大型数据库。主要应用在政府部门、银行、大公司、大企业等。 巨型机? ? 巨型机有极高的速度、极大的容量。用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。目前这类机器的运算速度可达每秒百亿次。这类计算机在技术上朝两个方向发展：一是开发高性能器件，特别是缩短时钟周期，提高单机性能。二是采用多处理器结构，构成超并行计算机，通常由100台以上的处理器组成超并行巨型计算机系统，它们同时解算一个课题，来达到高速运算的目的。 计算机的分类 小型机小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。它们己广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。近年来，小型机的发展也引人注目。特别是RISC （Reduced Instruction Set Computer缩减指令系统计算机）体系结构，顾名思义是指令系统简化、缩小了的计算机，而过去的计算机则统属于CISC （复杂指令系统计算机）。RISC的思想是把那些很少使用的复杂指令用子程序来取代，将整个指令系统限制在数量甚少的基本指令范围内，并且绝大多数指令的执行都只占一个时钟周期，甚至更少，优化编译器，从而提高机器的整体性能。 计算机的分类 微型机 (microcomputer)随着大规模集成电路技术的发展，在单个硅片上能够集成的晶体管越来越多，集成度越来越大，从最初的1000个发展到现在的125～144百万(P4 CPU，90nm技术), 使计算机向微型化方向发展，体积越来越小，功能越来越强。微型机的异军突起，开辟了计算机的新纪元，在近10年内发展速度迅猛，平均每2～3个月就有新产品出现，1～2年产品就更新换代一次。平均每两年芯片的集成度可提高一倍，性能提高一倍，价格降低一半，目前还有加快的趋势。 微型机的一个重要特点是将中央处理器(CPU)制做在一块集成电路芯片上，这种芯片习惯上又称为微处理器 (MPU, micro-processing unit)。 MPU与主存储器和输入输出接口以及外围设备如显示器、键盘和打印机等就组成微型计算机硬件系统。随着液晶显示技术的发展，目前把计算机和显示、键