微機類型與結(jié)構(gòu)

微機類型與結(jié)構(gòu)第一頁，共五十四頁，2022年，8月28日第二頁，共五十四頁，2022年，8月28日

課件制作人聲明本課件隨教材免費贈送給讀者，讀者可自由播放、復(fù)制、分發(fā)本課件，也可對課件內(nèi)容進行修改。課件版權(quán)屬于作者和清華大學(xué)出版社，其他任何單位和個人都不得對本課件進行銷售或修改后銷售。課件下載：教學(xué)資源：課件制作人：易建勛2009年8月第三頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第4頁共54頁第1章微機類型與結(jié)構(gòu)1.1微機發(fā)展的歷史1.2微機的定義與類型1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)【重點】1.4微機的基本組成1.5微機設(shè)計規(guī)范1.6微機主要技術(shù)指標(biāo)【重點】第四頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第5頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.1微型計算機的誕生微機的研制起始于20世紀(jì)70年代。1975年推出的Altair8800（牛郎星）微機，是第一臺現(xiàn)代意義上的通用型微機。第五頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第6頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.1微型計算機的誕生第六頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第7頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.2蘋果微機的發(fā)展1977年蘋果公司推出了經(jīng)典機型AppleII，微機從此進入發(fā)展史上的黃金時代。1984年蘋果公司推出的Macintosh微機是第一臺具備多媒體功能的微機。第七頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第8頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.2蘋果微機的發(fā)展蘋果微機設(shè)計目標(biāo)是：時尚蘋果微機與PC在軟件和硬件上不兼容。蘋果微機主要采用PowerPC芯片作為系統(tǒng)核心，少量微機采用IntelCPU芯片。2008年推出的iMacPro微機，采用2個64位4核的PowerPCG5處理器，工作頻率為2.8GHz、2GB內(nèi)存、320GB硬盤、20英寸液晶顯示器，配備先進的水冷系統(tǒng)。第八頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第9頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史蘋果一體化微機1.1.2蘋果微機的發(fā)展

第九頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第10頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史蘋果微機操作系統(tǒng)界面1.1.2蘋果微機的發(fā)展

第十頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第11頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.3個人計算機的發(fā)展1981年IBM公司推出個人計算機IBMPC5150

CPU：Intel8088（16位）頻率：4.77MHz

內(nèi)存：16KB

軟驅(qū)：160KB5.25英寸顯示器：單色11.5英寸操作系統(tǒng)：MS-DOS1.0

微機價格：3045美元第十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第12頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.3個人計算機的發(fā)展ISA總線8088CPU電源插座鍵盤插座16KB內(nèi)存ROMBIOSROMBASIC時鐘邏輯電路第十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第13頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.3個人計算機的發(fā)展IBMPC最成功之處是繼承了開放式系統(tǒng)的設(shè)計思想，IBM公司公開了除BIOS之外的全部技術(shù)資料。IBMPC采用總線擴充技術(shù)，并且IBM公司放棄了總線專利權(quán)。1982年康柏公司推出第一臺IBMPC兼容機。1983年IBM公司發(fā)布IBMPC/XT微機。第十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第14頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.3個人計算機的發(fā)展1984年IBM公司推出IBMPC/AT微機。1985年長城0520微機研制成功，這是中國大陸第一臺自行研制的PC兼容機。1986年康柏公司推出第一臺386微機。1987年IBM公司推出IBMPS/2微機。進入Pentium微機時代后，微機的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)落到了英特爾公司和微軟公司手中。第十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第15頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.4微機典型技術(shù)的應(yīng)用摩爾定律：微芯片上集成的晶體管數(shù)量每18個月翻一番。第十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第16頁共54頁1.1微機發(fā)展的歷史1.1.4微機典型技術(shù)的應(yīng)用微機主流應(yīng)用技術(shù)：2003年止已售出10億多臺微機。2007年中國計算機產(chǎn)量達到了1.21億臺。第十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第17頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.1微機的定義早期微機概念：MCS-4微型計算機系統(tǒng)以機器尺寸大小定義微機以計算能力定義微機以計算機結(jié)構(gòu)的觀點定義微機以CPU類型定義微機第十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第18頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.1微機的定義本教材定義的微機：采用與英特爾x86系列兼容的CPU，并且可以運行DOS或Windows操作系統(tǒng)的個人計算機（PC）。計算機朝巨型化和微機化兩個方向發(fā)展。電腦一詞不規(guī)范，本教材不使用這一名稱。從386微機開始，CPU成為微機分代的主要標(biāo)志。第十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第19頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型臺式微機（PC）標(biāo)準(zhǔn)臺式微機超級微型臺式微機第十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第20頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型筆記本微機（NB）1984年首臺筆記本微機IBM5140第二十頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第21頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型超便攜移動個人計算機（UMPC）商用UMPC軍用UMPC第二十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第22頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型個人數(shù)字助理和智能手機PDA智能手機第二十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第23頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型PDA正在逐步演化為智能手機智能手機功能語音通話，收發(fā)短信；開放性的操作系統(tǒng)，可安裝和卸載軟件；支持3G無線接入互聯(lián)網(wǎng)；支持Wi-Fi無線局域網(wǎng)；支持GPS（全球衛(wèi)星定位）功能；支持QWERTY標(biāo)準(zhǔn)鍵盤；筆操作和觸摸屏操作等。

第二十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第24頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型智能手機的操作系統(tǒng)

Symbian：諾基亞等；

Linux：摩托羅拉等；

WindowsMobile：多普達、夏新、聯(lián)想等。智能手機存在的問題硬件資源非常有限；電池續(xù)航時間不足；各種安全威脅。第二十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第25頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型PC服務(wù)器機柜式PC服務(wù)器機架式PC服務(wù)器第二十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第26頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型工業(yè)控制微機（IPC）第二十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第27頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.2微機的類型其他微機第二十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第28頁共54頁1.2微機的定義與類型1.2.3關(guān)于兼容機兼容機是指仿造某一原型機、并且可以運行原型機軟件的模仿機型。所有微機都有兼容機的問題。目前國內(nèi)市場只有品牌機和組裝機。品牌機有一定的質(zhì)量保證和良好的售后服務(wù)；組裝機有較好的性價比。第二十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第29頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.1計算機結(jié)構(gòu)與組成計算機結(jié)構(gòu)指計算機系統(tǒng)的邏輯設(shè)計方案，它是以軟件運行角度去看計算機系統(tǒng)信號的存儲和處理過程。微機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較少發(fā)生變化，一旦發(fā)生變化，必然造成微機硬件之間的不兼容。微機發(fā)展的一貫方向是保持最大兼容性。第二十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第30頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.1計算機結(jié)構(gòu)與組成計算機組成指計算機硬件的物理設(shè)計方案，組成的目的是實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)定的具體功能。計算機組成更關(guān)心實現(xiàn)功能的芯片單元，以及它們之間的連接總線。第三十頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第31頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.2微機控制中心結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)將微機部件和外部設(shè)備都掛接在一條ISA總線上。

第三十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第32頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.2微機控制中心結(jié)構(gòu)控制中心結(jié)構(gòu)1-3-5-7結(jié)構(gòu)

1個CPU3大芯片

5大接口

7大總線第三十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第33頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.2微機控制中心結(jié)構(gòu)1個CPU：CPU控制系統(tǒng)運行，下面的數(shù)據(jù)必須逐級上傳到CPU進行處理。3大芯片：MCH（北橋芯片）、ICH（南橋芯片）、FWH（BIOS芯片）等。

北橋芯片的好壞決定了主板性能的高低。

南橋芯片的接口越多，微機功能越強。

BIOS芯片解決硬件與軟件的兼容性。第三十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第34頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.2微機控制中心結(jié)構(gòu)5大接口：SATA、eSATA、IDE、SIO、LAN、HAD/AC97、TPM、VGA/DVI/HDMI等（不同產(chǎn)品有所增減）。7大總線：FSB、QPI、MB、DMI、LPC、PCI-E、PCI、PCI-X、USB、IEEE1394等（不同產(chǎn)品有所增減）。第三十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第35頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.3新型計算機系統(tǒng)的研究集群計算機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機超導(dǎo)計算機量子計算機光子計算機生物計算機第三十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第36頁共54頁1.3計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.3新型計算機系統(tǒng)的研究第三十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第37頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.1微機系統(tǒng)的組成第三十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第38頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.1微機系統(tǒng)的組成PC主機系統(tǒng)第三十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第39頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.1微機系統(tǒng)的組成第三十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第40頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.1微機系統(tǒng)的組成第四十頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第41頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.1微機系統(tǒng)的組成蘋果主機系統(tǒng)第四十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第42頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.2微機外部接口與連接微機系統(tǒng)的外部接口第四十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第43頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.2微機外部接口與連接外部接口名稱標(biāo)注數(shù)量色彩接口規(guī)格鍵盤PS/2KB1紫圓形6孔鼠標(biāo)PS/2MS1綠圓形6孔通用串行接口USB4黑扁形4針串口COM1藍D形2排9針并口LPT1桃紅D形2排25孔音頻輸出SPK1綠圓形孔線性輸出LineOut1天藍圓形孔麥克風(fēng)MIC1粉紅圓形孔游戲口MIDI/Game1黃D形15孔局域網(wǎng)接口LAN1黑梯形孔CRT顯示器接口VGA1藍D形3排15孔LCD顯示器接口DVI1白矩形3排24孔第四十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第44頁共54頁1.4微機的基本組成1.4.3微機常用外部設(shè)備傳統(tǒng)外設(shè)定義

與CPU直接進行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備為內(nèi)部設(shè)備，不能與CPU直接進行數(shù)據(jù)交換的設(shè)備為外部設(shè)備，簡稱為“外設(shè)”。本教材外設(shè)定義內(nèi)部設(shè)備是微機正常使用必不可少的設(shè)備，其他為外部設(shè)備。第四十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第45頁共54頁1.5微機設(shè)計規(guī)范常見微機設(shè)計主要規(guī)范設(shè)計規(guī)范主要制定組織說明PC2002微軟、英特爾等公司微機總體設(shè)計要求PnPv1.0a微軟、英特爾等公司操作系統(tǒng)、BIOS、設(shè)備即插即用規(guī)范ACPIv2.0英特爾等公司電源、操作系統(tǒng)電源管理規(guī)范ATX12Vv2.31英特爾等公司ATX電源設(shè)計規(guī)范PCIv2.3英特爾等公司主板中內(nèi)置板卡并行總線規(guī)范PCI-Ev2.0英特爾等公司主板中內(nèi)置板卡串行總線規(guī)范SATAv2.5英特爾等公司串行硬盤接口規(guī)范USBv3.0英特爾等公司高速串行總線規(guī)范DDR3/DDR2JEDEC標(biāo)準(zhǔn)化組織內(nèi)存技術(shù)規(guī)范HDA/AC97英特爾等公司主板集成聲卡設(shè)計規(guī)范第四十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第46頁共54頁1.5微機設(shè)計規(guī)范1.5.1微機設(shè)計的基本思想微型化的設(shè)計方法如：短、小、輕、薄OEM的生產(chǎn)方式如：DIY開放式的設(shè)計思想如：總線開放微機軟件地開發(fā)第四十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第47頁共54頁1.5微機設(shè)計規(guī)范1.5.3PnP設(shè)計規(guī)范PnP（即插即用）的作用是自動配置微機中硬件板卡和其他硬件設(shè)備。實現(xiàn)PnP的基本條件符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的BIOS、符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)、符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動程序。第四十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第48頁共54頁1.5微機設(shè)計規(guī)范1.5.3PnP設(shè)計規(guī)范實現(xiàn)PnP的基本條件：符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的BIOS、符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)、符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和符合PnP標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動程序。第四十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日主講：XX老師第1章微機類型與結(jié)構(gòu)第49頁共54頁1.5微機設(shè)計規(guī)范1.5.3PnP設(shè)計規(guī)范即插即用工作過程第四十九頁，共五十四頁，2022年，8月28