东北大学自动化复习课件微机原理及接口技术（1））.ppt

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 · 58 高速缓存技术 在CPU的所有操作中，内存访问是最频繁的操作，而一般的微机中，主存储器采用动态RAM，速度比CPU低一个数量级，因此，缩短存储器的访问时间，是提高计算机速度的关键，在CPU与主存储器加进高速缓冲存储器（Cache）可以较好解决这一问题。 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 10 11 12 13 查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）（1792—1871）是英国的数学家、发明家、现代自动计算机的创始人和科学管理的先驱者。1822年,英国数学家巴贝奇发明差分机,专门用于航海和天文计算.这是最早采用寄存器来存储数据的计算机,体现了早期程序设计思想的萌芽.第一台差分机从设计到制造完成,花费了整整十年. 14 他是保加利亚裔的美国数学家，发明电子计算机的先驱。在他担任伊阿华州立学院数学物理教授时，由于求解数学物理微分方程遇到计算困难而试制计算机的。他是首先采用了电子管作为计算机元件，试制的机器能够求解含30个未知数的线性代数方程组。由于经费不足和二战爆发，研究被迫中止。但他的工作，为：二战后的ENIAC(电子数值积分和计算器)的设计成功，提供了参考. 1939年10月，美国理论物理学家阿塔纳索夫与贝利合作，设计并试制成功一台世界上最早的电子数字计算机的样机，称为“ABC机”。在这台样机中，电容器能提供足够的电压去激励电子管，而电子管又提供充分的电压使电容器重新充电。它有两个存储器，能各自存入一个25位的二进制数。阿塔纳索夫把这两个存储器分别称为“键盘算盘”和“计数器算盘”。根据他著名的“再生存储”原理，键盘算盘上的数可以被再生电路恢复，即使充电漏泄也不会使所存贮的内容丢失。阿塔纳索夫用电子管来构成逻辑电路。现代计算机的逻辑电做在芯片里，运算速度要比电子管逻辑电路快得多，但功能与阿塔纳索夫的设想是一样的。机电计算机能对两个数进行连续的加减乘除，大型计算机则在使用穿孔卡的制表机上进行，这些机器都只有进行数字的运算。当时最先进的计算机就是布什的微分分析仪了，它是一种以十进制为基础的机械式模拟计算装置。但是阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则，与上述计算装置截然不同：　　（1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；　　（2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；　　（3）采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构。这也是现代电子计算机所依据的三条基本原则。阿塔纳索夫倡导用电子管作开关元件，这实现高速运算创造了条件。他主张把数字存贮和数字运算分开进行，这一思想一直贯穿到今天的计算机结构设计之中。如果ABC机能制造出来，将是世界上第一台电子数字计算机。因此，他的主张预示了一个计算机的新时代即将到来。 15 美国科学家维纳在1948年完成了著作控制论,这不仅使维纳成为控制论的创始人,而且对计算机后来的发展和人工智能的研究产生了深刻的影响. 16 1944-1945年间,美籍匈牙利科学家冯.诺伊曼在第一台现代计算机ENIAC尚未问世时就注意到其弱点,并提出一个新机型EDVAC的设计方案,其中提到了两个设想\;采用二进制数和”存储程序”.这两个设想对于现代计算机至关重要,也使冯.诺伊曼成为”现代计算机之父”,冯.诺伊曼体系延续至今. 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 2) 按CPU的字长分类 CPU的性能可以用两个主要参数来描述： 速度：用CPU的工作频率表示，单位MHz CPU内部寄存器宽度：寄存器的位数 宽度： 外部数据总线宽度：数据线的根数 地址总线宽度：地址线的根数 按CPU 的字长，微机可分为： 4位机、8位机、16位机、32位机、64位机 CPU内部的寄存器宽度可用字长描述 关于微型计算机的简单介绍 3) 按主机装置分类 桌上型：台式电脑 便携型：笔记本、掌上电脑等 关于微型计算机的简单介绍 1-2 微型计算机系统组成 存 储 器 I/O 接 口 输 入 设 备 I/O 接 口 数据总线 DB 控制总线 CB 地址总线 AB 输 出 设 备 CPU 输入设备 运算器 控制器 输入信息 输出设备 输出信息 读出 读出 外存储器 写入 内存储器 写入 取出指令 数据信息 控制信息 微型计算机 CPU+内存+I/O接口 外围设备 中央处理器 CPU 微型计算机系统组成 1-2-1 硬件部分 微处理器：CPU 功能：取指令、分析指令、执行指令 组成：