第1章微型计算机基础知 【本章重点】微型计算机的组成和各部分的作 用,以及计算机中数的表示方法 【本章难点】计算机中数的表示方法:原码、 反码、补码的关系
第1章 微型计算机基础知识 【本章重点】微型计算机的组成和各部分的作 用，以及计算机中数的表示方法。 【本章难点】计算机中数的表示方法：原码、 反码、补码的关系
1.微型计算机的组成及工作原理 1.1.1微型计算机中的基本概念 微处理器( Microprocessor) 2.微型计算机 (1)单片微处理机 2)通用微型计算机 3.微型计算机系统
§1.1 微型计算机的组成及工作原理 1.1.1 微型计算机中的基本概念 1．微处理器（Microprocessor） 2．微型计算机 （1）单片微处理机 （2）通用微型计算机 3．微型计算机系统
1.12微型计算机的基本结构 微型计算机的基本组成 总 内存 内存 P 成 路 接口 接口 接口 外设 外设
1.1.2 微型计算机的基本结构 C P U 总 线 形 成 电 路 接口 接口 接口 内存 内存 外设 外设 外设 系 统 总 线 微型计算机的基本组成
1.1.3微型计算机的基本工作过程 微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程, 也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起,逐步 取出指令、分析指令,并根据指令规定的操作类型和 操作对象,执行指令规定的相关操作。如此重复,周 而复始,直至执行完程序的所有指令,从而实现程序 的基本功能,这就是微型计算机的基本工作原理 工作过程: 取指令 分析指令 执行指令
1.1.3 微型计算机的基本工作过程 微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程， 也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起，逐步 取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和 操作对象，执行指令规定的相关操作。如此重复，周 而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序 的基本功能，这就是微型计算机的基本工作原理。 工作过程： 取指令 分析指令 执行指令
s1.2微处理器及其发展 12.1微处理器的发展历史 1971.11,lnel公司第一枚微处理器芯片4004,4位机,它总共集成了2200个晶体管 1972年4月, Intel公司宣布另一种型号的微处理器8008研制成功。8位机 1975年1月, Motorola公司宣布推出它的8位微处理器6800 1979年,lnte公司推出了lnte80868088微处理器,它是最早的PC机的CP 1983年,Inte公司推出了lnte80286微处理器,它是完全16位微处理器 1985年,lnte公司推出了lnte80386微处理器 1989年,lnte公司推出了lnte80486微处理器 1993年3月,Inte公司推出了名为 Pentium(经典奔腾)的微处理 1995年11月1ntel公司又推出了 Pentium pro(高能奔腾 1997年1月,ntel公司又推出了 Pentium MiX(多能奔腾) 1997年5月, Intel公司推出了 Pentium(奔腾二代 1999年2月,Inte公司推出了 Pentium(奔腾三代) 2000年11月, Intel公司推出了 Pentium4(奔腾四代)
§1.2微处理器及其发展 1.2.1 微处理器的发展历史 1971.11，Intel公司第一枚微处理器芯片4004，4位机，它总共集成了2200个晶体管。 1972年4月，Intel公司宣布另一种型号的微处理器8008研制成功。 8位机。 1975年1月，Motorola公司宣布推出它的8位微处理器6800。 1979年，Intel公司推出了Intel 8086/8088微处理器，它是最早的PC机的CPU。 1983年，Intel公司推出了Intel 80286微处理器，它是完全16位微处理器 。 1985年，Intel公司推出了Intel 80386微处理器。 1989年，Intel公司推出了Intel 80486微处理器。 1993年3月，Intel公司推出了名为Pentium（经典奔腾）的微处理 。 1995年11月Intel公司又推出了Pentium Pro（高能奔腾）。 1997年1月，Intel公司又推出了Pentium MMX（多能奔腾）。 1997年5月，Intel公司推出了PentiumⅡ（奔腾二代） 1999年2月，Intel公司推出了Pentium Ⅲ（奔腾三代） 2000年11月，Intel公司推出了Pentium4（奔腾四代）
各代微处理器的特点 1980年以后 1977 典型的微处理器 Intel 4004 Intel 8080 Intel 80x86 Intel 4040 M6800 80868088 M68020 ntel 8008 4/8 1000~200 5000-9000 20000 100000 数片 70000 钟频率(MLZ 05~08 4/8 存储容量 ≤16KB实 64B实存≤实存 GB实存和 64GB虚存 10~15 机器语 编语 软件水平 高级语 高级语 高级语 操作系统 操作系统 部分软件硬化
第一代 1971年～ 1973年 第二代 1974年～ 1977年 第三代 1978年～ 1980年 第四代 1980年以后 典型的微处理器 芯片 Intel 4004 Intel 4040 Intel 8008 Intel 8080 M6800 Z-80 Intel 8086/8088 M68000 Z-8000 Intel 80X86 M68020 Z-80000 字长（位） 4/8 8 16 16/32 集成度（晶体管 数/芯片） 1000～2000 5000～9000 20000～ 70000 >100000 时钟频率（MHZ） 0.5～0.8 1～4 5～10 >10 数据总线宽度 （位） 4/8 8 16 16/32 地址总线宽度 （位） 4～8 8 20～24 24～32 存储容量 ≤16KB实 存 ≤64KB实存 ≤1MB实存 ≤4GB实存和 64GB虚存 指令执行时间 （s） 10～15 1～2 <1 <0.125 软件水平 机器语言 汇编语言 汇编语言 高级语言 操作系统 汇编语言 高级语言 操作系统 汇编语言 高级语言 部分软件硬化 各代微处理器的特点
122微处理器的内部结构 1.总线部件 2.预取部件 3.译码器 4.控制器 5.运算逻辑部件 6.存储器管理部件 12.3 Pentium系列微处理器 23. I Pentium奔腾微处理器的主要特点: 标量体系结构 双流水线结构
1.2.2 微处理器的内部结构 1．总线部件 2．预取部件 3．译码器 4．控制器 5．运算逻辑部件 6．存储器管理部件 1.2.3 Pentium系列微处理器 1.2.3.1 Pentium奔腾微处理器的主要特点： 1、标量体系结构 2、双流水线结构 （1）转移预测部件 （2）高性能的浮点运算 （3）存储器页面大小任选
1.2.3.2 Pentium X的主要特点 Pentium MMX是在奔腾芯片基础上增加了MMX技术 MMX技术的特点主要有二项 ①采用SIMD型指令。SIMD( Single lntroduction multi ata,单指令多数据流)是计算 机系统结构的一种 ②拥有积和运算功能。 ③拥有饱和运算功能。 米用MMX技术后,提高了不同种类的应用性能,尤 其对图形、图像、动画、音频数据处理的改进最为明显
1.2.3.2 Pentium MMX的主要特点 Pentium MMX是在奔腾芯片基础上增加了MMX技术。 MMX技术的特点主要有二项。 ①采用S1MD型指令。SIMD（Single Introduction Multi Data，单指令多数据流）是计算 机系统结构的一种。 ②拥有积和运算功能。 ③拥有饱和运算功能。 采用MMX技术后，提高了不同种类的应用性能，尤 其对图形、图像、动画、音频数据处理的改进最为明显
1.2.3.3 Pentium pro的主要特点 1.三路超标量体系结构和14级超级流水线 2.动态执行技术 (1)数据流分析 (2)增强的转移预测 (3)推理执行 3.优化的32位代码结构和66MHz的系统总线 Pentium pro采用优化的32位代码结构和66MHz的系统
1.2.3.3 Pentium Pro的主要特点 1．三路超标量体系结构和14级超级流水线 2．动态执行技术 （1）数据流分析 （2）增强的转移预测 （3）推理执行 3．优化的32位代码结构和66MHz的系统总线 Pentium Pro采用优化的32位代码结构和66MHz的系统总 线
1.2.3.4 Pentium的主要特点 Pentium是在 Pentium pro的基础上增加了MMX技术, 具有以下几个特点。 ①采用了DB( Dual independent Bus,双重独立总线) 技术。 Pentium可同时使用这两条总线,其中一条总线 用于连接二级高速缓存,一条总线用于连接主存,这样 充分提高了数据传输能力。 ②使用了SEC( Single edge contact,半边接触盒)技 术。将512KB二级高速缓存移出CPU内核,但用一个塑料 盒将CPU与二级高速缓存封装在一起,中间用高速缓存 总线相连。也正同为这一点, PentiumⅡ米用了一种新型 插槽Slot1,它与 Socket7不兼容 ③双16KB高速缓存。即16KB的数据高速缓存和16KB 的代码高速缓存
1.2.3.4 Pentium II的主要特点 PentiumⅡ是在Pentium Pro的基础上增加了MMX技术， 具有以下几个特点。 ①采用了DIB（Dual independent Bus，双重独立总线） 技术。PentiumⅡ可同时使用这两条总线，其中一条总线 用于连接二级高速缓存，一条总线用于连接主存，这样 充分提高了数据传输能力。 ②使用了SEC（Single Edge Contact，半边接触盒）技 术。将512KB二级高速缓存移出CPU内核，但用一个塑料 盒将CPU与二级高速缓存封装在一起，中间用高速缓存 总线相连。也正同为这一点，Pentium II采用了一种新型 插槽Slot 1，它与Socket 7不兼容。 ③双16KB高速缓存。即16KB的数据高速缓存和16KB 的代码高速缓存