微机接口第一章PPT课件下载推荐.ppt

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三次不来听课者，不允许参加考试。

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11/4/20226第一章第一章绪论绪论从从第第一一台台电电子子计计算算机机诞诞生生到到今今天天，短短短短几几十十年年的的时时间间，计计算算机机得得到到了了突突飞飞猛猛进进的的发发展展并并取取得得了了广广泛泛应应用用，为为人人类类社社会会跨跨入入信信息息时时代代提提供供了了强强有有力力的的工工具具。

PC机机技技术术的的发发展展，在在某某种种意意义义上上代代表表了了计计算算机机技技术术的的发发展展。

本本章章主主要要回回顾顾以以下下与与计计算算机有关的一些基本概念、基本知识。

机有关的一些基本概念、基本知识。

11/4/20227主要掌握内容1、基本概念：

CPU、微处理器、微型计算机、微型计算机系统、单片机、单板机等。

2、PC机的产生与发展11/4/202281.1微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况特点：

特点：

硬件价格昂贵、硬件价格昂贵、CPU速度低、内存容量小。

速度低、内存容量小。

根据需要，人们按个人风格编制一些可以运行的程序根据需要，人们按个人风格编制一些可以运行的程序特特点点：

CPU速速度度和和内内存存容容量量有有很很大大提提高高，为为计计算算机机在在众众多多领领域域的的应应用用提提供供了了潜潜在在的的可可能能。

如如出出现现了了多多种种高高级级语语言言、以以及及大大型型操操作作系系统统的的研研制制，以以便便更更好好地发挥硬件的效率和潜在的功能。

地发挥硬件的效率和潜在的功能。

特特点点：

高高性性能能、低低成成本本的的微微机机大大量量涌涌现现，计计算算机机的的应应用用有有了了进进一一步步的的深化和普及。

为开发大规模、高复杂度的软件系统提供了广阔的舞台。

深化和普及。

关关键键技技术术：

超超大大规规模模集集成成电电路路（VLSI）结结构构、并并行行处处理理、基基于于关系数据库的知识库、人工智能和模式处理的应用。

关系数据库的知识库、人工智能和模式处理的应用。

主要目标：

具有问题求解和推理能力，能进行知识库管理，具具有问题求解和推理能力，能进行知识库管理，具有智能接口。

有智能接口。

第一代第一代:

电子管时代电子管时代.第二代第二代:

晶体管时代晶体管时代.第三代：

集成电路时代第三代：

集成电路时代。

第四代：

大规模集成电路时代。

第第五五代代计计算算机机：

具具有有人人工工智智能能知知识识信信息息处处理理和和非非数数值值计计算算能能力力的的高高性性能能的的智能计算机（智能计算机（80年代开始研制）年代开始研制）定义：

广义地说，计算机泛指任何一种能进行计算的装置，定义：

广义地说，计算机泛指任何一种能进行计算的装置，它来源于拉丁文它来源于拉丁文Computare机械式机械式电动式电动式电电子子数数字字式式演示演示演示演示计算机发展简史计算机发展简史11/4/20229集成技术的发展集成技术的发展摩尔定律：

摩尔定律：

集成电路内芯片的晶体管数目每隔集成电路内芯片的晶体管数目每隔18-24个月，其集成度个月，其集成度就要翻一番。

（就要翻一番。

（1965年，摩尔（年，摩尔（G.Moore）经统计发现）经统计发现）11/4/2022102.微型计算机的发展概况微型计算机的发展概况微型计算机微型计算机是第四代计算机的典型代表是第四代计算机的典型代表,具有体积小、重量具有体积小、重量轻、可靠性高、结构配置灵活、价格低廉的优点。

轻、可靠性高、结构配置灵活、价格低廉的优点。

微处理器的发展：

.第一代微处理器（第一代微处理器（1971年开始）年开始）特点：

4位和位和8位。

位。

Intel4004和和Intel8008时钟频率小于时钟频率小于1MHz，平均指令执行时间为平均指令执行时间为1015，采用机器语言采用机器语言编程编程。

.第二代微处理器（第二代微处理器（1974年开始）年开始）特点：

8位。

Intel8080、Intel8085、MotorolaMC6800和和ZilogZ80时钟频率时钟频率2MHz，平均指令执行时间为平均指令执行时间为12，寻址寻址64KB内存空间。

用内存空间。

用它构成的微型计算机在结构上已具有计算机的体系结构，有中断和它构成的微型计算机在结构上已具有计算机的体系结构，有中断和DMA等等功能，指令系统较为完善。

软件上也配备了汇编语言、功能，指令系统较为完善。

软件上也配备了汇编语言、BASIC和和FORTRAN语言，使用但用户操作系统。

语言，使用但用户操作系统。

CPU：

CentralProcessingUnit。

运算器运算器+控制器控制器微处理器：

微处理器：

Microprocessor微处理器就是大规模集成电路的微处理器就是大规模集成电路的CPU，它由几片它由几片或一片大规模集成电路芯片组成。

或一片大规模集成电路芯片组成。

11/4/202211.第三代微处理器（第三代微处理器（1978年开始）年开始）特点：

16位。

Intel8086、Intel80286、ZilogZ8000、MotorolaMC68000和和MC68010时钟频率时钟频率5、8、10，平均指令执行时间为平均指令执行时间为0.5。

具有丰富的具有丰富的指令系统，采用多级中断、多重寻址方式指令系统，采用多级中断、多重寻址方式。

同时也促进了个人计算机的推同时也促进了个人计算机的推广和发展（广和发展（PC/XT,PC/ATPC/XT,PC/AT）。

.第四代微处理器（第四代微处理器（1983年开始）年开始）特点：

32位。

Intel80386、Intel80486、ZilogZ80000、MotorolaMC68020和和MC6804080386：

时钟频率时钟频率1633，平均指令执行时间小于平均指令执行时间小于0.1，寻址能力高寻址能力高达达4GB，采用段页式存储管理机制，提供带有存储器保护的虚拟存储，可管采用段页式存储管理机制，提供带有存储器保护的虚拟存储，可管理理64TB的虚拟存储空间的虚拟存储空间。

还增加了一种还增加了一种“虚拟虚拟86”的工作方式，可以同时模的工作方式，可以同时模拟多个拟多个8086微处理器来提供多任务能力，运算速度超过微处理器来提供多任务能力，运算速度超过600万条指令万条指令/秒。

秒。

6级流水线。

快速局部总线。

协处理器级流水线。

协处理器80387加快了浮点操作苏促，开发高速加快了浮点操作苏促，开发高速缓存解决内存速度瓶颈。

有丰富的外围配件支持，如缓存解决内存速度瓶颈。

有丰富的外围配件支持，如DMA82258、中断控制中断控制器器8259A、磁盘控制器磁盘控制器8272、Cache控制器控制器82385、硬盘控制器、硬盘控制器82062等。

等。

80386时时32位位CPU成为成为PC工业的标准。

工业的标准。

11/4/20221280486：

25、33、50（DX4达到达到66、75和和100）。

片内集。

片内集成了浮点运算部件和成了浮点运算部件和8KB的片内高速缓存，内部数据总线宽度为的片内高速缓存，内部数据总线宽度为64位。

80486的整数处理部件采用了的整数处理部件采用了RISC技术，芯片内部其它方面保留了技术，芯片内部其它方面保留了CISC指令系统。

用以处理复杂的指令，以保证兼容性。

它还采用了突发总线方指令系统。

它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。

由于这些改进，式，大大提高了与内存的数据交换速度。

由于这些改进，80486的性能比的性能比80386DX性能提高了性能提高了4倍。

倍。

80486引进了时钟倍频技术，使主频超过引进了时钟倍频技术，使主频超过100成为可能成为可能。

.第五代微处理器（第五代微处理器（1993年开始）年开始）Pentium、PentiumPro、Pentium、Pentium、Pentium4Pentium（1993）：

）：

采用了全新的体系结构，运用超标量流水线设计。

将采用了全新的体系结构，运用超标量流水线设计。

将Cache分为指令分为指令Cache和数据和数据Cache，提高了提高了CPU的存取速度的存取速度。

浮点运算部浮点运算部件重新设计，采用件重新设计，采用8级流水线和部分固化指令，提高了浮点运算速度。

采用级流水线和部分固化指令，提高了浮点运算速度。

采用动态转移预测的新概念。

动态转移预测的新概念。

PentiumPro（1995）：

在将原有指标提高的前提下，增加了新的技术。

如在将原有指标提高的前提下，增加了新的技术。

如采用两级采用两级Cache。

新增加新增加57条条MMX多媒体指令，专门用来处理音频、视频多媒体指令，专门用来处理音频、视频数据。

采用了双电压设计。

数据。

Pentium（1997）：

双重独立总线；

内置双重独立总线；

内置MMX技术；

增加了高速缓存技术；

增加了高速缓存L1和和L2的容量；

动态执行；

封装和接口标准进行了改进。

的容量；

11/4/202213PentiumPentium（19991999）：

增加了能够增强音频、视频和增加了能够增强音频、视频和3D3D图形效果的图形效果的SSESSE（StreamingSIMDStreamingSIMDExtersionsExtersions,数据流单数据多指令扩展）指令集，数据流单数据多指令扩展）指令集，增强了增强了MMXMMX指令，使浮点运算和三维处理方面的能力明显增强。

指令，使浮点运算和三维处理方面的能力明显增强。

Pentium4Pentium4（20002000）：

主频为主频为1.4GHz1.4GHz和和2GHz,2GHz,集成度高达集成度高达42004200万个管子万个管子/片；

片；

2020级的超级流水线；

高效的乱序执行功能；

级的超级流水线；

22倍数的倍数的ALUALU整数运算单元以整数运算单元以双倍主频的速度工作；

新型片上跟踪缓存双倍主频的速度工作；

新型片上跟踪缓存能存储能存