微机原理第一章.ppt

1.1 计算机发展 18800个电子管 占地1500平方英尺，重达30吨 每秒5000次 ENIAC （Electronic Numerical Integrator and Calculator） 1946.2.14 宾夕法尼亚大学 莫奇来（Mauchly）、爱克特（Eckert） 1949年5月6日， EDSAC 第一台存储程序的“冯·诺依曼机器” 数字计算机之父 用二进制取代十进制 程序存储思想 输入设备 输出设备 辅助存储器 主存储器 运算器 控制器 外设 CPU 主机 控制器 运算器 程序存储器 数据存储器 CPU 哈佛结构 计算机之巨与微 超级计算机“星云” 2010年6月1日 每秒3000万亿次峰值运算 “空间立方体” –2008/9/2 300MHz/16MB/1GB Linux 现代微型计算机发展历史上的三架马车 1981年8月2日全球第一台个人电脑--IBM PC 5150 1971 年，英特尔推出了全球第一枚微处理器 INTEL 4004 1981年 MS-DOS 1.0 1995年8月24日Windows 95 第一代 1971年 Intel 4004 4位 2300 108KHz 每秒6万次 1972年 Intel 8008 8位 3500 基本指令周期为20～50μs 第二代 1974年 Intel 8080 8位 6000 2MHz MC6800 8位 6800 1976年 Z80 8位 10000 2.5MHz 第三代 1978年 Intel 8086 16位 29000 5MHz／基本指令周期0.5 μs 1982年 Intel 80286 16位 13.4万 基本指令周期0.2 μs 第四代 1985年 10月 80386 32位 27.5万 16-33MHz／3-4 MIPS 1989年4月 80486 32位 120万 33-120MHz /41-54 MIPS 第五代 1993.3.22 Pentium 32位 310万 75-133M Hz 0.6 μm 1995.11.8 Pentium pro 32位 550万 200MHz/400 MIPS 1997年 Pentium Ⅱ 32位 700万 266MHz/400 MIPS 1999.2.26 Pentium Ⅲ 32位 2800万 450MHz 1999.2.24 AMD-K6-Ⅲ 32位 2130万 450MHz 0.25 μm 2000.11.24 Pentium 4 32位 4200万 1.4GHz 0.18 μm 更新 …… 摩尔定律 CPU性能每18个月增加一倍 4200 2800 700 550 310 120 27.5 13.4 2.9 0.49 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1973 1978 1982 1985 1989 1993 1995 1997 1999 2000 年 万晶体管 摩尔定律 晶体管数目每两年增加一倍 2008/11/18 2.66GHz 7.31亿 GLA1366 45nm 8MB L3 带制冷机的微电脑 物联网：从“智能微尘”到“智慧地球” /smarterplanet/cn/zh/overview/ideas/index.html?re=sph /product/pstory/htm200311GVR_2.htm 网路应用:无限+无线 计算机+通信+消费品 嵌入式：后PC时代的技术主力 1.2 计算机系统结构与组织模型 计算机系统的多层结构 应用软件 编译器 汇编器 数据库管理系统 操作系统 设备驱动程序 Web浏览器 中断服务程序 异常事件处理机构 控制器 CPU 高速缓存 RAM I/O子系统 通信子系统 I/O设备 通信设备 用户接口 系统调用接口 I/O和通信接口 外部设备 硬件系统 系统软件 主板 芯片组 计算机系统性能描述 字长 计算机处理的数据宽度 存储容量 计算机支持的存储单元深度 处理速度 单位时间操作的指令数 （MIPS Million Instructions Per Second--每秒百万条指令） MIPS=f(MHz)/CPI CPI：指令执行平均周期数 可以计算 执行IC条指令的CPU时间 T(s)=IC×CPI/f(Hz) 〖例〗 计算机时钟频率f=100MHz，4种类型指令，其使用率和CPI如表所示 指令操作 使用率 每条指令周期 arithmetic-logic 40% 2 load/store 30% 4 compare 8% 2.