微机系统组成及工作原理概要.ppt

第一章 微机系统组成及工作原理 计算机组成技术 哈工大计算机学院 硬件基础教研室 徐冰 课程特点 ? 知识单元和知识点多，而学时数相对少 ? 理论性系统性和工程性实践性都很强 ? 数学推导、证明少，逻辑推理、判断多 （所以既好学，又难学） 学习方法 （2）理论与实践紧密结合，重视上机实验 （3）适当淡化内部结构原理，而强化外部接口应用 （内外分界是各级总线） （4）适应课件教学（课前预习－课堂会神 －课后复习－阶段小结） 计算机发展的历史 1.先驱的探索—机械式计算机 1.先驱的探索—机械式计算机 1.先驱的探索—机械式计算机 1822年巴贝奇花了近10年时间，构想、研制成功了第一台差分机。 英国著名诗人拜仑的女儿爱达·拉夫拉夫斯基伯爵夫人被誉为世界第一位程序员，她的名字也与现代计算机程序设计语言Ada紧紧地联系在一起。 2.从机械到电的飞跃 美国人赫尔曼·霍勒瑞斯，根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机，就是395,781/395,782/395,783号专利“穿孔卡片制表系统”， 并带入商业领域建立公司。 赫尔曼·霍勒瑞斯公司名称为“计算-制表-记录公司” ，即原“数据处理”公司这就是IBM的前身。 2.从机械到电的飞跃 3.技术的飞跃 计算机的数学模型--图灵机 图灵机（英语：Turing Machine，又称确定型图灵机）是英国数学家阿兰·图灵于1936年提出的一种抽象计算模型，其更抽象的意义为一种数学逻辑机，可以看作等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。 Turing Machine 图灵机解决了一个长期困扰我们的问题 什么是计算? 图灵机为实现自动计算提供了一个可以实施的数学模型. 物理上如何实现该模型? 冯.诺依曼为我们提供了另一个模型. 第一台电子计算机的诞生 1943年在美国费城的穆尔工程学院，约翰.莫奇莱、普里斯泊.艾克特提出了建造ENIAC的计划，并邀请了很多的数学家参加其中包括著名的数学家约翰.冯诺依曼(Von.Neumann) 第一台电子计算机的诞生 1946年初在Von.Neumann等人的努力下ENIAC研制成功。 ENIAC由20,000个开关元件、重30吨、耗电150千瓦。 首次应用即参与了在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯进行的原子弹爆炸试验的计算。 电子管计算机的问题 ENIAC的研制成功，奠定了一个新的时代。 但是，电子管遇到了巨大的障碍： 体积庞大，无法缩小。 会发出很多的热量，管间间距需要很大。 到了20世纪60年代，晶体管的问世促进了计算机革命性的进步。 晶体管的发明人 约翰.巴丁、沃尔特.布拉顿和威廉.肖克利三人因在晶体管技术上的革命性突破,被共同授予1965年的诺贝尔物理奖。 右图是他们中的代表威廉.肖克利,以它的名字命名的“肖克利半导体公司”是当时最了不起的公司 硅谷(silicon valley) 肖克利半导体公司衍生出仙童半导体公司,而仙童半导体公司又衍生出许多公司,包括Motorola、德州仪器公司、RCA等公司，这些公司与很多半导体公司都位于圣克拉拉山谷的帕洛阿尔托方圆数英里范围内，而此时所有的半导体几乎都是用硅制造的，所以这个地区被人们称为“硅谷” (silicon valley) 计算机发展历史 从晶体管技术的出现到现在，计算机走过了四个时代： 电子管时代 晶体管时代 中小规模集成电路（Integrate Circus）时代 超大规模集成电路（Integrate Circus）时代 微型电子计算机的发展 第一代（1971-1972） 4位的微处理器和微型电子计算机 Intel 4004 2300个晶体管 第二代（1972-1977） 8位的微处理器和微型电子计算机 Intel 8008 3300个晶体管 Intel 8080 4900个晶体管 M6800 6800个晶体管 Z80 10000个晶体管 第三代（1978-1983） 16位的微处理器和微型电子计算机 Intel 8086 29000个晶体管 M68000 68000个晶体管 Z8000 37500个晶体管 第四代（1984-1993） 32位的微处理器和微型电子计算机 代表机型： Intel 80286 Intel 80386 Intel 80486 MC68020 第五代微处理器： 1993年，Intel公司推出了微处理器Pentium（中文译名为奔腾）。 1996年Intel公司将其微处理器正式命名为Pentium Pro（奔腾），Pentium Pro最合适的位置是作为高性能服务器和工作站 2000年11