微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 第1章 概論

1、 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 1 / 44v微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況v微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 2 / 44v電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史v微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 3 / 44v電子管計(jì)算機(jī)（電子管計(jì)算機(jī)（1946）v晶體管計(jì)算機(jī)（晶體管計(jì)算機(jī)（

2、1958）v集成電路計(jì)算機(jī)（集成電路計(jì)算機(jī)（1965）v大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1970）越來(lái)越大：小越來(lái)越大：小中中大大巨巨越來(lái)越?。何⑿陀?jì)算機(jī)越來(lái)越?。何⑿陀?jì)算機(jī)v Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 4 / 44v第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（通用可編程序）（通用可編程序）18800電子管電子管30噸噸150平方米平方米150kw5000次次/秒秒 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 5 / 44 Microcomputer Technolo

3、gy cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 6 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 7 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 8 / 44v電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史v微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 9 / 44v摩爾定律摩爾定律v第第N代微處理器代微處理器 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022

4、-3-25第1章 緒論 10 / 44v芯片的容量每芯片的容量每18-24個(gè)月增加一倍個(gè)月增加一倍 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 11 / 44v摩爾定律摩爾定律v第第N代微處理器代微處理器 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 12 / 44v4004(0.23萬(wàn)個(gè)晶體管萬(wàn)個(gè)晶體管/50)/8008v8080 (0.8萬(wàn)萬(wàn)/2) /8085v8086 (2.9萬(wàn)萬(wàn)/1.5) /8088v80286 /80386/80486 (120萬(wàn)萬(wàn)/1) vPentium/Pe

5、ntium Pro/PentiumvPentium /Pentium (4200萬(wàn)萬(wàn)/0.13m)v集成電路技術(shù)的發(fā)展是基礎(chǔ)集成電路技術(shù)的發(fā)展是基礎(chǔ)v高性能、低能耗、高速度、低成本高性能、低能耗、高速度、低成本 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 13 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 14 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 15 / 44 Microcomputer Technolog

6、y cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 16 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 17 / 44v微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況v微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 18 / 44v微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)v微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 19 / 44v體積

7、小、功耗低體積小、功耗低v可靠性高、使用環(huán)境要求低可靠性高、使用環(huán)境要求低v系統(tǒng)外部芯片配套，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活系統(tǒng)外部芯片配套，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活v性能優(yōu)良、價(jià)格低廉性能優(yōu)良、價(jià)格低廉 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 20 / 44v微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)v微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 21 / 44v無(wú)處不在無(wú)處不在科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算信息處理信息處理計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制智能儀器智能儀器計(jì)算機(jī)通訊計(jì)算機(jī)通訊家用電器家用電器CAD/

8、CAM/CAI Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 22 / 44v微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況v微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 23 / 44v術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成v單片單片/ /單板計(jì)算機(jī)單板計(jì)算機(jī) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 24 / 44運(yùn)算器（運(yùn)算器（ALU)ALU)微

9、處理器微處理器（P） 控制器控制器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)（ C ）內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器寄存器寄存器輸入輸入/ /輸出接口輸出接口微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入輸入/ /輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)器( (CS)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件電源、面板、機(jī)架等電源、面板、機(jī)架等 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 25 / 44v術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成v單片單片/ /單板計(jì)算機(jī)單板計(jì)算機(jī) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 26 / 44

10、vCPU+MEM+BUS+I/O接口接口 A BusCPUI/O接口ROMRAMC BusD Bus Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 27 / 44運(yùn)算器運(yùn)算器寄存器組寄存器組控制器控制器ROMIO端口端口IO端口端口系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件IO設(shè)備設(shè)備IO設(shè)備設(shè)備RAM系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線微處理器微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 28 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022

11、-3-25第1章 緒論 29 / 44 片總線：又稱元件級(jí)總線；片總線：又稱元件級(jí)總線； 內(nèi)總線（內(nèi)總線（IBUS）：又稱）：又稱“系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線”,“微微機(jī)總線機(jī)總線”或或“板級(jí)總線板級(jí)總線”；外總線（外總線（EBUS）：又稱）：又稱“通信總線通信總線”； Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 30 / 44v微處理器微處理器v總線總線v內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器v輸入輸入/ /輸出接口輸出接口v輸入輸入/ /輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)器； Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章

12、緒論 31 / 44v中央處理器（中央處理器（CPU）運(yùn)算器運(yùn)算器完成算術(shù)完成算術(shù)/邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算控制器控制器操作控制操作控制寄存器組寄存器組存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、地址等存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、地址等 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 32 / 44 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 33 / 44v在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共連線稱為總線息的公共連線稱為總線內(nèi)部總線內(nèi)部總線地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總

13、線控制總線IO總線總線局部總線局部總線多處理器系統(tǒng)多處理器系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 34 / 44vCPU用來(lái)向存儲(chǔ)器或用來(lái)向存儲(chǔ)器或I/O端端口傳送地址口傳送地址v單向（單向（CPU發(fā)出）發(fā)出）v位數(shù)位數(shù)(n)決定了決定了CPU可直接可直接尋址的內(nèi)存容量尋址的內(nèi)存容量(2n) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 35 / 44v在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共連線稱為總線息的公共連線稱為總線內(nèi)部總線內(nèi)部總線地址總線地址

14、總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線IO總線總線局部總線局部總線多處理器系統(tǒng)多處理器系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 36 / 44vCPU與存儲(chǔ)器及外設(shè)交換數(shù)據(jù)的通路與存儲(chǔ)器及外設(shè)交換數(shù)據(jù)的通路v雙向、三態(tài)雙向、三態(tài)v位數(shù)與微處理器的位數(shù)相同位數(shù)與微處理器的位數(shù)相同 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 37 / 44v在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共連線稱為總線息的公共連線稱為總線內(nèi)部總線內(nèi)部總線地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總

15、線控制總線控制總線IO總線總線局部總線局部總線多處理器系統(tǒng)多處理器系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 38 / 44v用來(lái)傳輸控制信號(hào)用來(lái)傳輸控制信號(hào)v由兩種方向的單向控制信號(hào)組成由兩種方向的單向控制信號(hào)組成 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 39 / 44v在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信在計(jì)算機(jī)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共連線稱為總線息的公共連線稱為總線內(nèi)部總線內(nèi)部總線地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線控制總線控制總線IO總線總線局部總線局部總線多處理器系統(tǒng)多處

16、理器系統(tǒng) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 40 / 44vPC總線總線62芯芯 8位位 1M/svISA總線總線62+36芯芯 16位位 8M/svVESA總線總線116芯芯 32/64位位vPCI總線總線124芯芯 32/64位位 132-264M/s Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 41 / 44v術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)v微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本構(gòu)成v單片單片/ /單板計(jì)算機(jī)單板計(jì)算機(jī) Microcomputer Technology cs.sjtu 202

17、2-3-25第1章 緒論 42 / 44v單片機(jī)單片機(jī)v單板計(jì)算機(jī)單板計(jì)算機(jī) Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 43 / 44v將將CPU、部分存儲(chǔ)器、部分、部分存儲(chǔ)器、部分I/O接口集接口集成在一個(gè)芯片上成在一個(gè)芯片上 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1章 緒論 44 / 44vMCS-48系列系列8048vMCS-51系列系列 8051 8031 8751vMCS- 96系列系列8096 Microcomputer Technology cs.sjtu 2022-3-25第1