计算机结构及单片机PPT第1章--计算机结构及单片机概述
67页1、第1章 计算机结构及单片机概述2023/11/81 微处理器的发展历史微处理器的发展历史1.1 计算机的常用术语计算机的常用术语1.2 计算机系统的组成及工作过程计算机系统的组成及工作过程1.3计算机的信息表示计算机的信息表示1.4单片微型计算机单片微型计算机1.5 本章主要介绍微处理器的发展历史,基于冯.诺依曼计算机设计思想的组成计算机的五大部件,计算机的工作原理及过程,计算机系统组成和计算机的信息的表示。重点掌握计算机中数字信息的表示方法和运算规则。通过本章的学习,学生可以了解到计算机程序的执行过程,信息表示和计算,为后续的指令和程序的学习打下基础。2023/11/821.1 微处理器的发展历史1971-1973年代表产品:Intel4004及4040、低档8位的Intel8008参数:字长4位,集成度2300管片,时钟频率1MHz特点:处理器的指令简单,运算能力差,速度慢,软件使用机器语言来编辑程序。2023/11/83第一代第一代4 4位或低档位或低档8 8位微处理器位微处理器2023/11/84第二代中高档第二代中高档8 8位微处理器位微处理器1973-1977年代表产品:I
2、ntel8008/8085、Zilog公司的Z80、Motoro1a的MC6800参数:字长8位,地址线16根,集成度1万管片,时钟频率24MHz。特点:处理器集成度提高了1到4倍,运算速度提高了10倍,软件方面除了使用汇编语言之外,还使用了BASIC等高级语言。1978-1980年代表产品:Intel80868088、Motoro1a68000和Zilog公司的Z8000参数:字长16位,地址线20根,集成度2万6万管片,时钟频率48MHz1981-1984年代表产品:Intel80286和Motoro1a 68010参数:字长16位,地址线24根,集成度约13万管片,时钟频率625MHz特点:16位处理器比8位的微处理器的集成度提高了一个数量级,它的内部结构和功能得以进一步的完善。2023/11/85第三代第三代1616位微处理器位微处理器1985-1989年代表产品:Intel80386和Motoro1a 68020参数:字长32位,地址线32根,集成度15万50万管片,时钟频率1640MHz。特点:32位处理器无论从结构、功能、应用范围等方面,可以说是二十世纪80年代小型机的微
3、型化水平Intel80486:1989年由英特尔推出,集成了120万个晶体管,使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到50MHz2023/11/86第四代第四代3232位微处理器位微处理器1993-1994年代表产品:Intel的Pentium及AMD、Cyrix的M1等参数:集成度350万管片,时钟频率50166MHzPentium:于1993年三月推出,它集成了310万个晶体管。它使用多项技术来提高CPU的性能,主要包括采用超标量结构,内置应用超级流水线技术的浮点运算器,增大片上的二级缓存的容量,采用内部奇偶效验以便检验内部处理错误等。2023/11/87第五代高档第五代高档3232位微处理器位微处理器1996年至今1996年Intel Pentium Pro微处理器被推出,Pentium Pro是32位数据结构设计的CPU,这是第一代Pentium产品,二级Cache有256KB或512KB,最大有1MB的二级Cache。所以Pentium Pro运行16位应用程序时性能一般。随后多能奔腾处理器Intel Pentium MMX推出,1997年之后,Int
4、el又推出了Pentium II、Pentium III和Pentium 4 其他公司的类似产品也同时出现参数:CPU的集成度已经达到1千万个晶体管,时钟频率1GHz以上。2005年开始英特尔率先推出了采用双核设计的微处理器,双核就是2个核心又称为双内核。双核处理器是在一个处理器上集成两个运算核心,从而提高计算能力。2023/11/88第六代微处理器第六代微处理器1.2 计算机的常用术语 一台微机的功能是由系统结构、硬件组成、指令系统、软件配置等多一台微机的功能是由系统结构、硬件组成、指令系统、软件配置等多方面来决定,而不是根据一两个指标来判断的。不同的性能代表了计算方面来决定,而不是根据一两个指标来判断的。不同的性能代表了计算机的不同功能,通常也用各种技术指标来评价微机的性能优劣。一般地机的不同功能,通常也用各种技术指标来评价微机的性能优劣。一般地讲,选用和设计微机时应考虑以下讲,选用和设计微机时应考虑以下几几个主要的性能指标。个主要的性能指标。2023/11/89 字长(Word):字是计算机一次处理的指令和数据的基本单位,字中所包含的二进制位数的多少称为字长,字长是衡量计算机性能
5、的重要标志。字长越长,一次处理的数字位数就越大,速度也就越快。现在主流微型计算机的字长是64位。主频(Main Frequency):CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的CPU是多少兆赫的,这个就表示CPU的主频。CPU的主频是在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算速度有关。主频越高一个时钟周期内完成的指令就越多,CPU的速度就越快。2023/11/810 运算速度(MIPS):单字长定点指令平均执行速度(Million Instructions Per Second,MIPS),即每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标。例如Intel 80386 计算机可以每秒处理3百万到5百万机器语言指令,80386是3到5MIPS的CPU。MIPS是衡量CPU运算速度性能的指标。存储容量(Memory):主存容量是指主存储器能够存储信息的总字节数。主存容量越大,可容纳的程序和数据就越多,处理问题的能力就越强。同时,也使与外存之间交换信息的次数减少,从而加快运算速度。计算机的最大主存容量问以由CPU的地址总线位
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