微机原理第1章课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《微机原理第1章课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微机 原理 课件
- 资源描述:
-
1、课程框架结构和学习特点课程框架结构和学习特点一、课程体系结构一、课程体系结构8086系统结构系统结构CPU内部结构和内部结构和工作原理工作原理寻址方式和指令系统寻址方式和指令系统编写程序的基础编写程序的基础程序设计程序设计介绍程序设计方法介绍程序设计方法存储器存储器存储芯片的结构存储芯片的结构接口芯片接口芯片接口芯片的结构和运用接口芯片的结构和运用课程框架结构和学习特点课程框架结构和学习特点二、学习特点二、学习特点1 1、难点:、难点:l 整体概念建立困难l 指令较多,难记难用l 外围芯片多,容易混淆2 2、要求:、要求:l 课前预习,课后复习l 有问题及时解决,切勿堆积l 多交流,多讨论l
2、独立完成作业和实验内容提要内容提要Chp1.Chp1.微型计算机系统导论微型计算机系统导论l 计算机的发展概况 l 微型计算机硬件系统l 微型计算机软件系统l 微型计算机的工作过程1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、计算机的发展简史一、计算机的发展简史 世界上第一台现代意义的电子计算机是世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国宾夕法尼亚大学年美国宾夕法尼亚大学设计制造的设计制造的ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)。装有18,000个电子管,总重量达30吨,运算速度 5000次/秒,功耗150kw/h
3、,占地170m2,造价100万美元。1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、计算机的发展简史一、计算机的发展简史 第一代计算机:电子管计算机 1946年 以电子管为逻辑元件 第二代计算机:晶体管计算机 1954年 以晶体管为逻辑元件 第三代计算机:集成电路计算机 1964年 以中、小规模集成电路为逻辑元件 第四代计算机:大规模集成电路计算机 1970年 以超大规模集成电路为逻辑元件 第五代计算机:智能计算机(非冯.罗依曼机)计算机发展经历五代1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况p 第一代微处理器:1971年(4位和8位微处理器)p 第二代微处理器:1973年(8位微处理
4、器)p 第三代微处理器:1978年(16位微处理器)p 第四代微处理器:1985年(32位微处理器)p 第五代微处理器:2001年(64位微处理器)1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、微型计算机的发展第一代微处理器:1971年(4位和8位微处理器)典型产品:Intel 4004(71年,4位微处理器)Intel 8008(72年,8位微处理器)特点:工艺:PMOS集成度:2300只晶体管片时钟频率:小于1MHz平均指令执行时间:10-15s采用机器语言编程。1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、微型计算机的发展第二代微处理器:1973年(8位微处理器)典型产品:I
5、ntel 8080(1973年),Motorola MC6800(1974年),Zilog Z80(1975年),Intel 8085(1976年)特点:l 工艺:NMOS l 集成度:4500只晶体管片l 时钟频率:l-4MHzl 平均指令执行时间:1-2sl 有中断和DMA等功能,指令系统相对完善,并具有汇编语言和高级语言(BASIC、FORTRAN语言)的(单用户)操作系统Intel 80081.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、微型计算机的发展第三代微处理器:1978年(16位微处理器)典型产品:Intel 8086(1978年)Zilog Z8000(1979年)Mot
6、orola 68000(1979年)Intel 80286(1983年)Motorola 68010(1983年)特点:l 工艺:HMOSl 集成度:2万-7万只晶体管片l 时钟频率:4-25MHzl 平均指令执行时间:0.5sl 具有丰富的指令系统,采用多级中断,多重寻址方式,有段寄存器结构,配有磁盘操作系统,数据库管理系统和多种高级语言,性能超过了70年代的中低档小型机水平。Intel 80861.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、微型计算机的发展第四代微处理器:1983年(32位微处理器)典型产品:Zilog Z80000(1983年),Motorola 68020(198
7、4年),Intel 80386(1985年),Intel 80486(1989年)Motorola 68040(1989年)Pentium:奔腾,Pentium MMX 特点:l 工艺:CHMOSl 集成度:15万-50万只晶体管片l 时钟频率:16-100MHzl 平均指令执行时间:0.1sl 其中,80386CPU数据总线和地址总线均为32位,寻址能力高达4G字节,采用段页式存储器管理机制,提供带有存储器保护的虚拟存储。采用6级流水线,即取指令,译码,内存管理,执行指令和总线访问并行操作。有快速局部总线,有一套支持的配件。Intel 80386Intel 80486 Pentium Pen
8、tium MMX Pentium PRO1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况一、微型计算机的发展第五代微处理器:2001年(64位微处理器)ItaniumItanium(安腾),(安腾),20012001年年5 5月发布月发布采用采用0.180.18微米工艺制造,工作频率为微米工艺制造,工作频率为733MHz/800MHz733MHz/800MHz,ItaniumItanium处理器的内部处理器的内部/外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是6464位位AMDAMD的的Athlon 64Athlon 64什么叫双核什么叫双核CPU?双核处理器即是基于单个半导体的一个处理
9、器上拥有双核处理器即是基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心。两个一样功能的处理器核心。双核心处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方双核心处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理指令数的总量,因此增加一个内核,处理器所能处理指令数的总量,因此增加一个内核,处理器每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。如如Pentium D,90nm工艺工艺Intel 酷睿酷睿 i5 750(盒盒)45nm工艺,四核,主频工艺,四核,主频2660MHzA
10、MD 羿龙羿龙II X4 965 45nm工艺,四核,主频工艺,四核,主频3400MHz代字长型号工艺集成度(万个)主频速度(MIPS)1168086334.77-10300芯片 时间 时钟 DB R(位)AB 寻址空间 K个数(每片)技术备注 8086 78年 4.77 16 16 20 1MB 2900个 引入实模式8088 79年 4.77 8 16 20 1MB 2900个 第一用于2BMP80286 81年 6 16 16 24 16MB 13万个 引入保护模式80386DX 85年 12.5 32 32 32 4096MB 25万个 多任务8086模式80386SX 88年 16
11、16 32 24 16MB 25万个80486 89年 20 32 32 32 4096 125万个 内含协处理器和8KB缓存奔腾 93年 60 32 32 32 4096 310万个 分支预测16K缓存流水线和超 标量结构高能 95年 150 32 32 32 4096 550万个 指令优化调度执行奔腾 P7 97年 300 64 64 32 4096 1400万个 超流指令体系结Intel X86Intel X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况摩尔定律(Moors Law)1965年四大定律主导网络时代贝尔定律(Bells Law)
12、:性能相同的计算机价格将持续下降。吉尔德定律(Gilders law):网络的带宽每个月翻一番。麦特卡夫定律(Metcalfes Law):对网络投入N,可以收到的 回报是N的平方。1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况二、微型计算机的特点 体积小,功耗低 可靠性高,使用环境要求低 系统外部芯片配套,系统设计灵活 性能优良,价格低廉1.1 1.1 计算机的发展概况计算机的发展概况三、微型计算机的应用 科学计算 信息处理 计算机控制 智能仪器 计算机通信 家用电器 CAD/CAM/CAl内容提要内容提要Chp1.Chp1.微型计算机系统导论微型计算机系统导论l 计算机的发展概况 l 微
13、型计算机硬件系统l 微型计算机软件系统l 微型计算机的工作过程运算器运算器 控制器控制器 寄存器组寄存器组 内存储器内存储器 总线总线输入输出输入输出接口电路接口电路外部设备外部设备 软件软件微处理器微处理器微型计算机微型计算机微型计算机系统微型计算机系统区别区别1.2 1.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统l微处理器(微处理器(Microprocessor)l一个大规模集成电路芯片l内含控制器、运算器和寄存器等l微机中的核心芯片l微型计算机(微型计算机(Microcomputer)l通常指微型计算机的硬件系统l还有一般的说法:微机、微型机l微型计算机系统(微型计算机系统(Microco
14、mputer system)l指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统返回返回明确3个概念的区别微处理器微处理器存储器I/O接口总线 硬件系统软件系统微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机(主机主机)外 设ALU(运算器)寄存器控制器软驱、硬盘、光驱系统软件输入设备输出设备键盘、鼠标、扫描仪显示器、打印机存储设备应用软件通过通过I/O接口与主接口与主机相连接的设备机相连接的设备1.2 1.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统一、基于总线的微型计算机硬件系统1.2 1.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统微型计算机的组成:CPU 存储器 输入输出接口电路 系统总线 “存储
15、程序”+“程序控制”以二进制表示数据和指令(程序)先将程序存入存储器中,再由控制器自动读取并执行冯.诺依曼计算机的工作原理:存储器I/O接口输入设备I/O接口输出设备CPU控制总线控制总线 CBCBI/O接口地址总线地址总线 ABAB系统总线:AB:Address Bus,DB:Data Bus,CB:Control Bus数据总线数据总线 DBDB一、基于总线的微型计算机硬件系统1.2 1.2 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统1、系统总线l总线是指传递信息的一组公用导线总线是指传递信息的一组公用导线l总线是传送信息的公共通道总线是传送信息的公共通道l微机系统采用总线结构连接系统功能部件微
16、机系统采用总线结构连接系统功能部件l总线信号可分成三组总线信号可分成三组l地址总线AB:传送地址信息l数据总线DB:传送数据信息l控制总线CB:传送控制信息2 2、总线信号、总线信号l 地址总线地址总线ABl输出将要访问的内存单元或I/O端口的地址l地址线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围l 数据总线数据总线DBlCPU读操作时,外部数据通过数据总线送往CPU lCPU写操作时,CPU数据通过数据总线送往外部l数据线的多少决定了一次能够传送数据的位数l 控制总线控制总线CBl协调系统中各部件的操作,有输出控制、输入状态等信号l控制总线决定了系统总线的特点,例如功能、适应性等举例举例举例举例I
17、ntel 80 x86CPU的地址线条数的地址线条数Intel80 x86地址条数地址条数存储容量存储容量l8086201MBl8088201MBl802862416MBl80386324GBPentium4返回返回Intel 80 x86CPU的数据线条数的数据线条数Intel 80 x86数据位数数据位数l808616l80888l8028616l80386Pentium 432返回返回累加器A数据寄存器DR指令寄存器IR指令译码器ID时序逻辑电路时序控制信号(控制命令)1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100内部总线存储器01234程序计
展开阅读全文