緒論微機(jī)發(fā)展史zq

微機(jī)原理與接口技術(shù)授課：左瓊時間：2013年春課前的話——計算機(jī)系列課程之間的聯(lián)系

計算機(jī)概論與上機(jī)操作（對21世紀(jì)公民要求）

?

程序設(shè)計與算法語言（BASICFORTRANPASCALC等，怎樣使用計算機(jī)）

?

計算機(jī)組成原理（所有計算機(jī)的共性）

?

微機(jī)原理及應(yīng)用（特定機(jī)型介紹，單片機(jī)或8086PC機(jī)，怎樣應(yīng)用計算機(jī)）

控制之路

數(shù)據(jù)處理之路

?

?

匯編語言程序設(shè)計

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

?

?

單片機(jī)技術(shù)/微機(jī)接口

操作系統(tǒng)

?

?

數(shù)據(jù)庫理論

軟件技術(shù)基礎(chǔ)

?

?

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

軟件工程

?

?

應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

＋＋2課程目標(biāo)微機(jī)原理與接口技術(shù)是學(xué)習(xí)和掌握微機(jī)硬件知識和匯編語言程序設(shè)計的入門課程：微型計算機(jī)（Intel808616位機(jī)）的基本原理(部件及之間的關(guān)系、工作原理與邏輯實(shí)現(xiàn))匯編語言程序設(shè)計微型計算機(jī)接口技術(shù)建立微型計算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的初步能力，提高利用微機(jī)解決實(shí)際問題的能力。

3教材及參考資料教材:周荷琴、吳秀清。微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)（第4版）。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2008高建生等。計算機(jī)組成原理。華中科技大學(xué)出版社，2004錢曉捷等。微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999王元珍、韓宗芬。IBM-PC宏匯編語言程序設(shè)計，第二版。華中理工大學(xué)出版社，19964課程要求及說明閉卷考試考試重點(diǎn)（知識點(diǎn)）在課堂和作業(yè)中體現(xiàn)（聽課記筆記、作業(yè)要認(rèn)真）上機(jī)很重要，是掌握匯編語言的關(guān)鍵課件可下載：Email:Password:public補(bǔ)考靠不?。。?！5第1章緒論本章主要內(nèi)容1.1微型計算機(jī)的發(fā)展概況1.2微型計算機(jī)系統(tǒng)1.3計算機(jī)數(shù)據(jù)格式71.1微型計算機(jī)的發(fā)展概況1.計算機(jī)的發(fā)展簡史2.微型計算機(jī)的發(fā)展概況81.計算機(jī)的發(fā)展簡史最古老的計算工具——算籌最古老的計算器——算盤1500年達(dá)芬奇手稿——機(jī)械式計算機(jī)PASCAL(1623)加法機(jī),人類歷史上第一臺機(jī)械式計算機(jī)

1673年G.Leibnitz乘法機(jī)器,同時還提出了“可以用機(jī)械代替人進(jìn)行繁瑣重復(fù)的計算工作”的偉大思想。

1821年Babbage差分機(jī)1888年赫爾曼·霍勒斯制表機(jī),用電氣控制技術(shù)取代了純機(jī)械裝置

1938年朱斯的Z系列計算機(jī)1943年英國“巨人”計算機(jī)1944年艾肯的MARK-I,是世界上最早的通用型自動機(jī)電式計算機(jī)之一

91.計算機(jī)的發(fā)展簡史類型時期主要器件重要特征第一代1946-1958電子管水銀延遲線；速度低，體積大，價格昂貴，可靠性差；機(jī)器語言，匯編語言，用于科學(xué)計算(定點(diǎn)運(yùn)算)第二代1958-1964晶體管磁芯；速度提高，體積縮小，可靠性提高；算法語言，操作系統(tǒng)，從科學(xué)計算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理(浮點(diǎn)運(yùn)算)，F(xiàn)ORTRAN、ALGOL-60、COBOL

第三代1964-1971中、小規(guī)模集成電路半導(dǎo)體；體積小，可靠性大大提高，速度達(dá)幾MIPS，機(jī)種多樣化，“小型計算機(jī)”出現(xiàn)，軟件技術(shù)和外設(shè)發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大第四代1971-中、大及超大規(guī)模集成電路速度提高至GIPS乃至TIPS水平，多機(jī)并行處理和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展。“微型計算機(jī)”出現(xiàn)10各時代代表機(jī)機(jī)型時代機(jī)型產(chǎn)地第一代ENIAC1946十進(jìn)制EDVAC1949二進(jìn)制和“存儲程序”103（M-3）1957~59美.賓州大學(xué)英.劍橋大學(xué)中科院計算所第二代TRADIC1954IBM70901958DJS-21,108,X-2,441B美國貝爾實(shí)驗室IBM中國第三代IBM360/370系列CDC6000/7600,STAR-100,CRAY-1NOVA,PDP-11DJS-130/200IBMCDC美中國第四代微型機(jī)APPLE,IBM-PCVAX系列長城0520,…………….APPLE，IBMDEC中國11世界上第一臺臺電子數(shù)字計計算機(jī)－電子子數(shù)字積分計計算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)，由美國賓夕法法尼亞大學(xué)于于1946年年研制成功并并投入使用。。宣告人類進(jìn)入入電子計算機(jī)時時代1218000多多個電子管1500個繼繼電器10000支支電容和7000個電阻阻重30噸占地170平平方米耗電150千千瓦運(yùn)算速度5萬萬次/秒當(dāng)時價值48萬美元1314ENIAC存在的問題：：十進(jìn)制計算機(jī)機(jī)每一位數(shù)由一一圈共10個個真空管表示示通過開關(guān)和插插拔電纜進(jìn)行行手動編程輸入程序和數(shù)數(shù)據(jù)可能需要要半天時間能否將程序和和數(shù)據(jù)存在存存儲器中？EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)出現(xiàn)現(xiàn)15現(xiàn)代電子計算算機(jī)之父1944~1945年間間，美籍匈牙牙利科學(xué)家馮馮·諾伊曼在在ENIAC尚未問世時時注意到其弱弱點(diǎn)，并提出出一個新機(jī)型型EDVAC的設(shè)計方案，，其中提到了了兩個設(shè)想：：采用二進(jìn)制和和“存儲程序序”。這兩個設(shè)想想對于現(xiàn)代計計算機(jī)至關(guān)重重要，也使馮馮·諾伊曼成成為“現(xiàn)代電電子計算機(jī)之之父”，馮··諾伊曼機(jī)體體系延續(xù)至今今。16第二代電子計計算機(jī)——IBM7090美國IBM公公司于1959年生產(chǎn)的的IBM7090型采采用晶體管的的第二代電子子計算機(jī)。它它的體積減小小了，運(yùn)算速速度卻更快。。17第三代電子計計算機(jī)——IBMS/360S/360極極強(qiáng)的通用性性適用于各方方面的用戶，，它具有“360度”全全方位的特點(diǎn)點(diǎn)，并因此得得名。開發(fā)S/360被稱為““世紀(jì)豪賭””，IBM為為此投入了50億美元的的研發(fā)費(fèi)用，，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制制造原子彈的的“曼哈頓計計劃”的20億美元。計算兼容性18第四代計算機(jī)機(jī)從1970年年至今的計算算機(jī)基本上都都屬于第四代代計算機(jī)，它它們都采用大大規(guī)模和超大大規(guī)模集成電電路。隨著技技術(shù)的進(jìn)展，，計算機(jī)開始始分化成通用大型機(jī)、、巨型機(jī)、中中型機(jī)、小型型機(jī)和微型機(jī)機(jī)、單片機(jī)。微型計算機(jī)特特征：體積小小、重量輕、、功耗小、可可靠性強(qiáng)、價價格便宜、使使用方便、軟軟件豐富微型計算機(jī)的的核心是：微處理器（CPU）191.2微型型計算機(jī)的發(fā)發(fā)展概況第一代（1971-1973年）：：4位和低檔8位微處理器器時代第二代（1973-1978年）：：中高檔8位微微處理器時代第三代（1978-1980年）：：16位微處理理器時代第四代（1983-1993年年）：32位微處理理器時期第五代（1993-1996年）：Pentium微處理器器的時代第六代（1997至今））：加強(qiáng)型Pentium時代第七代：64位CPU時代20第一代（1971-1973年）：：4位和低檔檔8位微處理理器時代典型產(chǎn)品有Intel4004(1971年年、4位)和和Intel8008（1972年、8位））。特點(diǎn):1.字長：4位或8位2.時鐘頻率率：1MHz3.平均執(zhí)行行指令時間：：15~20μμs4.集成度：：2000管/片21Intel4004、、8008第第一代微處處理器1971年1月，Intel公司的的霍夫研制成成功世界上第第一塊4位芯片Intel4004，標(biāo)志著著第一代微處理理器問世，微處理理器和微機(jī)時時代從此開始始。1971年11月，Intel推出出MCS-4微型計算機(jī)機(jī)系統(tǒng)（包括括4001ROM芯片片、4002RAM芯芯片、4003移位寄存存器芯片和4004微處處理器）特點(diǎn)：指令系系統(tǒng)較簡單、、運(yùn)算功能較較差，價格低低廉應(yīng)用：面向計計算器、二次次儀表和家電電2240044004包含含2300個個晶體管，尺尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計算性性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過過當(dāng)年的ENIAC，最最初售價為200美元。。2380081972年4月，霍夫等等人開發(fā)出第第一個8位微微處理器Intel8008。由由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，，因此仍屬第第一代微處理理器。24第二代（1973－1978年）：：中高檔8位位微處理器時時代Intel8080,Motorola公司司的M6800，Zilog公司的的Z80，Intel公公司的8085，Rockwell與MOSTechnology的6502等。特點(diǎn):1.字長：8位2.時鐘頻率率：2～4MHz3.平平均執(zhí)執(zhí)行指指令時時間：：1～2μμs4.集集成度度：5000～～10000管管/片片25Intel80801973年年8月月，霍霍夫等等人研研制出出8位位微處處理器器Intel8080，以以N溝溝道MOS電路路取代代了P溝道道，第第二代代微處處理器器就此此誕生生。主頻2MHz的的8080芯片片運(yùn)算速速度比8008快10倍，可可存取64KB存儲器器，使用用了基于于6微米米技術(shù)的的6000個晶晶體管，，處理速速度為0.64MIPS。特點(diǎn)：指令系系統(tǒng)較完完善、運(yùn)運(yùn)算速度度提高一一個數(shù)量量級，尋尋址能力力增強(qiáng)應(yīng)用：面向智智能儀表表、家電電、工業(yè)業(yè)控制26第三代（（1978-1980年）：：16位位微處理理器時代代Intel公司司的8086/8088、Motorola公司司的M68000和Zilog公公司的Z8000特點(diǎn):1.字長長：16位2.時鐘鐘頻率：：5～40MHz3.平均均執(zhí)行指指令時間間：0.5μμs4.集成成度：20000～～60000管/片片27Intel80861978年6月月，Intel推出4.77MHz的8086微微處理器器，標(biāo)志志著第三三代微處處理器問問世。它它采用16位寄寄存器、、16位位數(shù)據(jù)總總線和29000個個3微米米技術(shù)的的晶體管管，售價價360美元。。特點(diǎn)：指指令系統(tǒng)統(tǒng)豐富，，采用多多級中斷斷，多種種尋址方方式，段段式存儲儲，系統(tǒng)統(tǒng)軟件應(yīng)用：工工業(yè)控制制28Z80微微處理器器Zilog公司司于1976年年開發(fā)的的Z80微處理理器，廣廣泛用于于微型計計算機(jī)和和工業(yè)自自動控制制設(shè)備。。當(dāng)時，，Zilog、、Motorola和和Intel在在微處理理器領(lǐng)域域三足鼎鼎立。29第四代（1983-1993年）：32位微微處理器器時期1983年Zilog公司推推出Z8000微處理理器1984年Motorola公司推推出MC68020微微處理器器1985年，Intel公公司推出出能進(jìn)行行多任務(wù)務(wù)處理的的32位位微處理理器803861989年，Intel公公司推出出80486，，同期有有Motorola公公司的M68040特點(diǎn):1.字長長：32位2.時鐘鐘頻率：：10～120MHz3.平均均執(zhí)行指指令時間間：0.2μμs4.集成成度：幾十萬～～上百萬萬管/片片30第五代（（1993～1996）：Pentium微處理理器的時時代1993年3月月，Intel公司的的奔騰（（Pentium）時鐘頻率率：60/66MHz運(yùn)行速度度：100MIPS集成度：：310萬管/片1995年2月月，Intel公司司的PentiumPro時鐘頻率率：166MHz以上上集成度：：550萬管/片1996年Intel公司司的PentiumMMX(多多能奔騰騰)31第六代（（1997至今今）：加加強(qiáng)型Pentium時代1997年到1999年，Intel公司司的PentiumⅡ、、PentiumⅢⅢ、AMD公司的的AMD-K7，這些芯芯片的集集成度高高達(dá)750萬管管/片，，時鐘頻頻率達(dá)到到750MHz。2001年底，，PentiumⅣ主頻高達(dá)達(dá)2GHz，具具有4200萬萬只晶體體管，主主流高端端32位位CPU市場的的佼佼者者。AMD公公司的AthlonCPU，1.33GHz主頻頻及2GHz主主頻。32第七代：：64位位CPU時代2001年5月月，Intel公司正正式推出出了第一一種64位微處處理器Itanium。Itanium由英英特爾和和惠普聯(lián)聯(lián)合開發(fā)發(fā)，主要要用于工工作站和和服務(wù)器器機(jī)型，，內(nèi)置2～4MB的3級緩存存、工作作頻率為為800MHz及722MHz的產(chǎn)產(chǎn)品，價價格為1177美元至至4427美元元。AMD公公司的AMD-K833當(dāng)前CPU發(fā)展展方向64位，，多核雙核2005年：IntelCore處理器器2006年：IntelCore2/賽賽揚(yáng)Duo處處理器器4核2007年：Intel四四核心服服務(wù)器用用處理器器IntelExtremeX6800、corei5。AMD羿羿龍IIX48106核INTELi7980X6核核2006年7月月14日日,Intel正式發(fā)發(fā)布核心心代號為為Conroe的Core2系列列處理器器。Core微架構(gòu)構(gòu)擁有雙核心、64bit指令令集、4thread超標(biāo)標(biāo)量體系系結(jié)構(gòu)和亂序執(zhí)行行機(jī)制等技術(shù)，，使用65/45nm制造工工藝生產(chǎn)產(chǎn)，支持持36bit的的物理尋尋址和48bit的虛虛擬內(nèi)存存尋址，，支持包包括SSE4在在內(nèi)的Intel所有有擴(kuò)展指指令集。。Core微架架構(gòu)的每每個內(nèi)核核擁有32KB的一級級指令緩緩存、32KB的雙端端口一級級數(shù)據(jù)緩緩存，2個內(nèi)核核共同擁擁有4MB或2MB的的共享式式二級緩緩存。34計算機(jī)的的發(fā)展日日新月異異從計算機(jī)機(jī)的規(guī)模模，運(yùn)算算速度上上看:巨型機(jī)、、大型機(jī)機(jī)、中型型機(jī)、小小型機(jī)、、微型機(jī)、、單片機(jī)機(jī)從CPU的發(fā)展展來看:4004－>8008->8086->8088->80186->80286->80386->80486-586->pentium->PII->PIII->P4->…35第一臺微型計算機(jī)機(jī)：Altair88001975年年4月，MITS發(fā)發(fā)布第一個個通用型Altair8800，售售價375美元，帶帶有1KB存儲器。。這是世界界上第一臺臺微型計算算機(jī)Altair定位在在青年電腦腦迷市場PaulAllen和BillGates在三周內(nèi)內(nèi)為Altair開開發(fā)出BASIC語言，MITS成為為兩個未來來富翁的第第一個客戶戶36Apple1976年年3月，SteveWozniak和SteveJobs開開發(fā)出微型型計算機(jī)AppleI，4月1日愚愚人節(jié)這天天，兩個Steve成立了Apple計算機(jī)公公司。AppleII是第一個帶有有彩色圖形形的個人計計算機(jī)，售價為1300美美元。AppleII及其其系列改進(jìn)進(jìn)機(jī)型風(fēng)靡靡一時，這這使Apple成為為微型機(jī)時時代最成功功的計算機(jī)機(jī)公司。371981-PC元年早在1980年7月月，一個負(fù)負(fù)責(zé)“跳棋棋計劃”的的13人小小組秘密來來到佛羅里里達(dá)州波克克羅頓鎮(zhèn)的的IBM研研究發(fā)展中中心，開始始開發(fā)后來來被稱為IBMPC的產(chǎn)品品。一年后后的8月12日，IBM公司司在紐約宣宣布第一臺臺IBMPC誕生生，這個開開創(chuàng)計算機(jī)機(jī)歷史新篇篇章的時刻刻。第一臺IBMPC采用用了主頻為4.77MHz的Intel8088操作系統(tǒng)是Microsoft提供供的MS-DOSIBM將其命命名為“個人人電腦（PersonalComputer）38我國計算機(jī)技技術(shù)的發(fā)展1953年開開始研究，1958年研研究出第一臺臺計算機(jī)，103型通用計算機(jī)機(jī)50年來相繼繼研究出了第第二代，第三三代計算機(jī)。。80年代研究究出了每秒１１億次的巨型型機(jī)，銀河I,II,其他如曙光天演(清華BBS,學(xué)校高性性能計算中心心)。1985年6月，，中國第一臺臺自行研制的的微機(jī)長城0520研制成功，其其廣告詞是：：“一臺我們們自己制造的的能夠處理中中文的電腦””。在高性能計算算，并行計算算上已緊跟國國際先進(jìn)水平平，但計算機(jī)機(jī)的核心部件件CPU技術(shù)術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后后。中科院研究開開發(fā)的龍芯／GODSON39龍芯40計算機(jī)發(fā)展的的理論基礎(chǔ)和和規(guī)律1、邏輯代數(shù)數(shù)：邏輯代數(shù)系統(tǒng)統(tǒng)采用二進(jìn)制制，是現(xiàn)代電電子計算機(jī)的的數(shù)學(xué)和邏輯輯基礎(chǔ)。2、圖靈機(jī)：：英國數(shù)學(xué)家圖圖靈通過數(shù)學(xué)學(xué)證明得出理理論上存在““通用圖林機(jī)機(jī)”，為可計計算性的概念念提供了嚴(yán)格格的數(shù)學(xué)定義義。現(xiàn)代通通用數(shù)字計算算機(jī)的數(shù)學(xué)模模型3、馮.諾依依曼計算機(jī)原原理：二進(jìn)制存儲程序并按按地址順序執(zhí)執(zhí)行(程序控控制）4、Moore定律：微處理器內(nèi)晶晶體管數(shù)每18個月翻一一番5、Bell定律：如果保持計算算能力不變，，微處理器價價格每18個個月減少一半半6、Gilder定律：：未來25年（（1996年年預(yù)言）里，，主干網(wǎng)的帶帶寬將每6個個月增加一倍倍7、Metcalfe定定律：網(wǎng)絡(luò)價值同網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的的平方成正比比8、半導(dǎo)體存存儲器發(fā)展規(guī)規(guī)律：DRAM密度度每年增加60%，每三三年翻四倍9、硬盤存儲儲技術(shù)發(fā)展規(guī)規(guī)律：硬盤的密度每每年增加約一一倍41計算機(jī)發(fā)展的的趨勢總趨勢：速度度越來越快，，體積越來越越小，成本越來越低低，功耗越來來越低微型計算機(jī)已已邁入64位的新時代精減指令計算算機(jī)（RISC）正在逐步取代代復(fù)雜指令計算算機(jī)（CISC）多媒體計算機(jī)機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)術(shù)正在推廣使用用大規(guī)模并行處處理系統(tǒng)（MPP）的處處理速度已達(dá)達(dá)到TFLOPS（每秒1012條浮點(diǎn)指令,萬億）級超立方體計算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)等高性性能計算機(jī)正正在加緊研究究、試制之中中。隨著電子器件件速度極限的的逼近．人們們又開始了全全新時代計算算機(jī)的研究………42二十一世紀(jì)的的計算機(jī)光計算機(jī)：光能夠像電一一樣傳送信息息，其抗干擾擾能力強(qiáng)，傳傳輸速度快，，并且光學(xué)器器件的能耗非非常低。尤為為重要的是，，光的獨(dú)立性性使得大規(guī)模模的并行計算算成為可能。。生物計算機(jī)：：生物系統(tǒng)的信信息處理過程程是基于分子子的計算與通通訊過程，生生物計算不是是按照傳統(tǒng)的的確定算法來來解決問題，，而是通過競競爭優(yōu)化的方方式來求解問問題。生物計計算的主要形形式是學(xué)習(xí)和和記憶。生生物系統(tǒng)在解解決復(fù)雜圖形形和多重模式式判定方面有有獨(dú)特的優(yōu)勢勢。量子計計算機(jī)機(jī)：量子計計算的的概念念遠(yuǎn)比比光子子計算算和生生物計計算出出現(xiàn)得得晚，，但卻卻具有有更大大的革革命潛潛力。。信息存存儲器器目前，，在室室溫下下能夠夠制造造出單單電子子內(nèi)存存，在在大約約7平平方納納米大大小的的位元元上，，每一平平方納納米就就能存存儲250GB的信信息。43第一章章緒緒論主主要內(nèi)內(nèi)容1.1微微型計計算機(jī)機(jī)的發(fā)發(fā)展概概況1.2微微型計計算機(jī)機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)1.3計計算機(jī)機(jī)數(shù)據(jù)據(jù)格式式441.微微型型計算算機(jī)硬硬件結(jié)結(jié)構(gòu)主機(jī)外圍設(shè)備CPU運(yùn)算器控制器存儲器輸入設(shè)備－接口輸出設(shè)備－接口系統(tǒng)總線微型計計算機(jī)