第1章 微型计算机系统概述精.ppt

第第1章章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述1第1页，本讲稿共114页ENIAC描述描述l18000多个电子管多个电子管l1500个继电器个继电器l10000只电容和只电容和7000个电阻个电阻l重量重量30吨吨l占地面积占地面积170平方米平方米l耗电耗电150千瓦千瓦l运算速度每秒运算速度每秒5万次万次l当时价值当时价值48万美元万美元2 2第2页，本讲稿共114页19461946：ENIACENIAC永载史册永载史册3 3第3页，本讲稿共114页按性能、价格、体积的不同分类按性能、价格、体积的不同分类计算机的分类计算机的分类：巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机19891989年由年由IEEEIEEE巨型机委员会提出的运算巨型机委员会提出的运算速度分类法速度分类法 巨型机是国家科技发展水平和综合国力的重要标志巨型机是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。通常有极高的速度、极大的容量。通常有极高的速度、极大的容量。核物理研究、核武器设计、航空航天器设计、国民经济预测和决策、核物理研究、核武器设计、航空航天器设计、国民经济预测和决策、能源开发、中长期天气预报、卫星图像处理等能源开发、中长期天气预报、卫星图像处理等。4 4第4页，本讲稿共114页20082008年，美国已研制出新一代全球年，美国已研制出新一代全球最快计算机，最大运算速度每秒最快计算机，最大运算速度每秒10001000万亿次，比此前全球最快计算万亿次，比此前全球最快计算机、研制的机、研制的“蓝色基因蓝色基因”快快1 1倍多。倍多。，“走鹃走鹃”一天的计一天的计算量相当于地球上算量相当于地球上6060亿人每周亿人每周7 7天、天、每天每天2424小时不吃不喝用计算器算小时不吃不喝用计算器算4646年。年。20102010年年1010月月2828日消息，中国高性能计算机日消息，中国高性能计算机TOP100TOP100组织今天发布数据，组织今天发布数据，“天河一号天河一号”超超级计算机二期工程系统峰值性能达到每秒级计算机二期工程系统峰值性能达到每秒47004700万亿次，其运算速度与能效达到国际领万亿次，其运算速度与能效达到国际领先水平，此举将为我国科学研究和经济发展先水平，此举将为我国科学研究和经济发展注入强大动力。一个形象的比喻：如果说用注入强大动力。一个形象的比喻：如果说用47004700万次的万次的“天河一号天河一号”来计算一天时间，来计算一天时间，这一天时间所产生的计算量，用一个双核的这一天时间所产生的计算量，用一个双核的台式台式PCPC机来算的话，要算机来算的话，要算620620年。年。国际国际TOP500TOP500组织组织20112011年年6 6月月2020日在网日在网站上公布了最新全球超级计算机站上公布了最新全球超级计算机500500强排行榜，日本超级计算机强排行榜，日本超级计算机“京京”以每秒以每秒81628162万亿次的实测运算速度万亿次的实测运算速度跻身榜首，中国的跻身榜首，中国的“天河一号天河一号”排排名降至第二，但中国进入榜单的超名降至第二，但中国进入榜单的超级计算机总数在全球仅次于美国。级计算机总数在全球仅次于美国。20122012年世界第一，年世界第一，IBMIBM红杉超级计算机，美国加利福尼亚州，红杉超级计算机，美国加利福尼亚州，160160万颗万颗CPU CPU，16.3216.32千万亿次千万亿次/秒秒 。我国的天河我国的天河-1A-1A 和星云，和星云，20122012年进入世界前十。年进入世界前十。5 5第5页，本讲稿共114页按性能、价格、体积的不同分类按性能、价格、体积的不同分类计算机的分类计算机的分类：巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机 具有极强的综合处理能力，一般用于大型具有极强的综合处理能力，一般用于大型事务处理系统事务处理系统，采用，采用主机主机+终端终端的方式，可同时支持上万个用户，可支持几十个大型的方式，可同时支持上万个用户，可支持几十个大型数据库。主要应用在政府、银行、大公司、大企业等。数据库。主要应用在政府、银行、大公司、大企业等。6 6第6页，本讲稿共114页按性能、价格、体积的不同分类按性能、价格、体积的不同分类计算机的分类计算机的分类：巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机 规模小、结构简单、设计试制周期短，软件开发成本低，易规模小、结构简单、设计试制周期短，软件开发成本低，易于操作维护。广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设于操作维护。广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。小型机主要采用的是基于机系统的辅助计算机。小型机主要采用的是基于RISC技术的技术的CPU和类和类UNIX操作系统。操作系统。7 7第7页，本讲稿共114页按性能、价格、体积的不同分类按性能、价格、体积的不同分类计算机的分类计算机的分类：巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机工作站是一种高档的微型计算机，是一种以个人计算机和分布式网工作站是一种高档的微型计算机，是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、软件开发、模拟形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、软件开发、模拟仿真等专业领域。如仿真等专业领域。如电影动画特技制作电影动画特技制作和和制造业机械制造业机械CADCAD就广泛使就广泛使用了图形工作站。用了图形工作站。8 8第8页，本讲稿共114页按性能、价格、体积的不同分类按性能、价格、体积的不同分类计算机的分类计算机的分类：巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机微型机标志着一个国家的计算机普及程度。微型机标志着一个国家的计算机普及程度。伴随着超大规模集成电路的应用，小型计算机微型化。伴随着超大规模集成电路的应用，小型计算机微型化。微型机又分通用机（又称微型机又分通用机（又称PCPC机或个人计算机）和专用机机或个人计算机）和专用机微型机已经应用于办公自动化、数据库管理、网络应用、多媒体技术、微型机已经应用于办公自动化、数据库管理、网络应用、多媒体技术、工业控制、家用电器等领域。工业控制、家用电器等领域。美国的美国的IBMIBM和苹果公司为和苹果公司为PCPC机的普及起到了重要作用，现在机的普及起到了重要作用，现在PCPC机机开始成为普通家庭的一种常规电器。开始成为普通家庭的一种常规电器。9 9第9页，本讲稿共114页说说你知道的属于微型计算机的产品。1010第10页，本讲稿共114页计算机发展年代划分依据计算机发展年代划分依据计算机发展的年代划分依据其硬件特征和软件特征：计算机发展的年代划分依据其硬件特征和软件特征：n硬件特征指电子计算机采用的物理器件硬件特征指电子计算机采用的物理器件n软件特征指计算机使用的软件环境软件特征指计算机使用的软件环境1111第11页，本讲稿共114页计算机已发展了四代计算机已发展了四代n第一代：电子管计算机时代第一代：电子管计算机时代n第二代：晶体管计算机时代第二代：晶体管计算机时代n第三代：集成电路计算机时代第三代：集成电路计算机时代n第四代：大规模集成电路计算机时代第四代：大规模集成电路计算机时代19041904年，英国物理学家弗莱明发明了人类第一只电子管，标志着世界年，英国物理学家弗莱明发明了人类第一只电子管，标志着世界从此进入了电子时代。从此进入了电子时代。19461946年，第一台真正意义上的数字电子计算机年，第一台真正意义上的数字电子计算机ENIACENIAC诞生诞生 ，重，重30 30 吨，用了吨，用了18000 18000 个电子管。个电子管。50005000次加减法运算次加减法运算/秒。秒。1212第12页，本讲稿共114页计算机已发展了四代计算机已发展了四代n第一代：电子管计算机时代第一代：电子管计算机时代n第二代：晶体管计算机时代第二代：晶体管计算机时代n第三代：集成电路计算机时代第三代：集成电路计算机时代n第四代：大规模集成电路计算机时代第四代：大规模集成电路计算机时代19471947年美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布莱顿发明了晶体管，开辟了电年美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布莱顿发明了晶体管，开辟了电子时代新纪元。子时代新纪元。19541954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名取名TRADICTRADIC，装有，装有800800个晶体管。个晶体管。19581958年，美国的年，美国的IBMIBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算机公司制成了第一台全部使用晶体管的计算机RCA501RCA501型。型。1313第13页，本讲稿共114页计算机已发展了四代计算机已发展了四代n第一代：电子管计算机时代第一代：电子管计算机时代n第二代：晶体管计算机时代第二代：晶体管计算机时代n第三代：集成电路计算机时代第三代：集成电路计算机时代n第四代：大规模集成电路计算机时代第四代：大规模集成电路计算机时代2020世纪世纪6060年代，诺伊斯和基尔比分别发明了集成电路。年代，诺伊斯和基尔比分别发明了集成电路。19681968年，诺伊斯和摩尔、格鲁夫成立了英特尔公司，开始了年，诺伊斯和摩尔、格鲁夫成立了英特尔公司，开始了ITIT业的一段传奇。业的一段传奇。19641964年，年，IBM360IBM360标志着第三代电脑正式登上了历史舞台。标志着第三代电脑正式登上了历史舞台。1414第14页，本讲稿共114页计算机已发展了四代计算机已发展了四代n第一代：电子管计算机时代第一代：电子管计算机时代n第二代：晶体管计算机时代第二代：晶体管计算机时代n第三代：集成电路计算机时代第三代：集成电路计算机时代n第四代：大规模集成电路计算机时代第四代：大规模集成电路计算机时代1972 1972 年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集年以后的计算机习惯上被称为第四代计算机。基于大规模集成电路及后来的超大规模集成电路。这一时期的计算机功能更强，成电路及后来的超大规模集成电路。这一时期的计算机功能更强，体积更小。体积更小。19721972年，年，IntelIntel公司推出公司推出80088008微处理器，八位机。微处理器，八位机。19781978年，十六位机年，十六位机80868086是现代个人电脑微处理器的最初架构。是现代个人电脑微处理器的最初架构。1515第15页，本讲稿共114页计算机走向新时代计算机走向新时代计算机的发展方向计算机的发展方向n第五代：非第五代：非“冯诺依曼冯诺依曼”计算机时代计算机时代n第六代：神经计算机时代第六代：神经计算机时代 光计算机时代光计算机时代 量子计算机时代量子计算机时代 生物计算机时代生物计算机时代1616第16页，本讲稿共114页计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技术、人工智能、网络技术助技术、人工智能、网络技术 科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。的数学问题的计算。领域：天气预报、地质勘探、航天器部件空气动力学计算领域：天气预报、地质勘探、航天器部件空气动力学计算 方法：建立数学模型、建立数学模型求解的计算方法、计算机编程实现。方法：建立数学模型、建立数学模型求解的计算方法、计算机编程实现。1717第17页，本讲稿共114页计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技术、人工智能、网络技术术、人工智能、网络技术 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等，占利用、传播等，占8080以上应用。以上应用。1818第18页，本讲稿共114页计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技术、人工智能、网络技术术、人工智能、网络技术 计算机控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值计算机控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。对控制对象进行自动调节或自动控制。领域：军事制导、机器人、工业生产线领域：军事制导、机器人、工业生产线1919第19页，本讲稿共114页计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技术、人工智能、网络技术助技术、人工智能、网络技术计算机辅助技术包括计算机辅助技术包括CADCAD、CAMCAM和和CAICAI等。等。2020第20页，本讲稿共114页计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技术、人工智能、网络技术术、人工智能、网络技术 人工智能是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理人工智能是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。解、学习、问题求解和图像识别等。2121第21页，本讲稿共114页计算机的应用领域计算机的应用领域科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技科学计算、数据处理和管理、计算机控制、辅助技术、人工智能、网络技术术、人工智能、网络技术 计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。提供各种软、计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。提供各种软、硬件资源的共享硬件资源的共享 。2222第22页，本讲稿共114页微型计算机的诞生微型计算机的诞生l微型计算机诞生于微型计算机诞生于20世纪世纪70年代年代l微型计算机的特点：体积小、重量轻、功耗低、微型计算机的特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富l微型计算机的核心：微处理器（微型计算机的核心：微处理器（CPU）l每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的微型计算机每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的微型计算机2323第23页，本讲稿共114页微型计算机的发展大致分为五代微型计算机的发展大致分为五代第一代第一代 4位机发展和位机发展和8位机萌芽阶段位机萌芽阶段n从从1971年到年到1973年年n代表产品：代表产品：Intel 4004 和和 MCS 4微型机微型机 Intel 8008 和和 MCS 8微型机微型机n字长：字长：4位或位或8位位n特点：指令系统比较简单，运算功能较差，价格低廉特点：指令系统比较简单，运算功能较差，价格低廉n应用：面向家电、计算器和二次仪表应用：面向家电、计算器和二次仪表2424第24页，本讲稿共114页19711971：微处理器时代的开端：微处理器时代的开端 1971年年1月，月，Intel公司的霍夫公司的霍夫研制成功世界上第一块研制成功世界上第一块4位微位微处理器芯片处理器芯片Intel4004，标志，标志着第一代微处理器问世，微处着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国发明微处理器，霍夫被英国经济学家杂志列为经济学家杂志列为“二战二战以来最有影响力的以来最有影响力的7位科学家位科学家”之一。之一。2525第25页，本讲稿共114页40044004的样子很像小虫子的样子很像小虫子 4004的集成度只有的集成度只有2300个晶体管，功能其实比较弱，且计算速度个晶体管，功能其实比较弱，且计算速度较慢，以致只能用在较慢，以致只能用在Busicom计算器上，更不用说进行复杂的数学计算器上，更不用说进行复杂的数学计算了。不过比起第一台电子计算机计算了。不过比起第一台电子计算机ENIAC来说，它已经轻巧太来说，它已经轻巧太多太多了。而且最大的历史意义是，它是第一个多太多了。而且最大的历史意义是，它是第一个通用型处理器通用型处理器。2626第26页，本讲稿共114页19721972年年4 4月，霍夫等人开发出第一个月，霍夫等人开发出第一个8 8位微处理器位微处理器Intel 8008Intel 80082727第27页，本讲稿共114页微型计算机的发展大致分为五代微型计算机的发展大致分为五代第二代第二代 8位机发展阶段位机发展阶段n从从1973年到年到1977年年n代表产品：代表产品：Intel 8080/8085、MC 6800、Z 80、R 6502n字长：字长：8位位n特点：指令系统比较完善，运算速度提高一个数量级，寻址能力有所特点：指令系统比较完善，运算速度提高一个数量级，寻址能力有所增强增强n应用：面向家电、智能仪表、工业控制应用：面向家电、智能仪表、工业控制2828第28页，本讲稿共114页19731973年年8 8月，霍夫等人研制出月，霍夫等人研制出8 8位微处理器位微处理器Intel 8080Intel 8080 主频主频2MHz的的8080芯片运算速度比芯片运算速度比8008快快10倍，可存取倍，可存取64KB存储器，使用了基于存储器，使用了基于6微米技术的微米技术的6000个晶体管，处理速个晶体管，处理速度为度为0.64MIPS。2929第29页，本讲稿共114页微型计算机的发展大致分为五代微型计算机的发展大致分为五代第三代第三代 16位机发展阶段位机发展阶段n从从1978年到年到1985年年n代表产品：代表产品：Intel 8086/8088、80186、80286、MC 68000、Z 8000n字长：字长：16位位n特点：指令系统丰富，采用多级中断，多种寻址方式，段式存特点：指令系统丰富，采用多级中断，多种寻址方式，段式存储结构，配有功能强大的系统软件储结构，配有功能强大的系统软件n应用：工业控制应用：工业控制3030第30页，本讲稿共114页8086 1978年年6月，月，Intel推出推出4.77MHz的的8086微处理器，标志着微处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、位寄存器、16位数据总线和位数据总线和29000个个3微米技术的晶体管，售价微米技术的晶体管，售价360美元。美元。3131第31页，本讲稿共114页8088：IBM PC的御用之选的御用之选 1979年，年，Intel推出推出4.77MHz的准的准16位微处理器位微处理器8088。它在。它在内部以内部以16位运行，但支持位运行，但支持8位数据总线，采用现有的位数据总线，采用现有的8位设备控位设备控制芯片，包含制芯片，包含29000个个3微米技术的晶体管，可访问微米技术的晶体管，可访问1MB内存内存地址，速度为地址，速度为0.33MIPS。3232第32页，本讲稿共114页第一台第一台IBM PC第一台第一台IBM PC采用了主频为采用了主频为4.77MHz的的Intel 8088，操作系统是，操作系统是Microsoft提供的提供的MS-DOS。IBM将其命名为将其命名为“个人电脑个人电脑（Personal Computer）”，不久，不久“个人电脑个人电脑”的缩写的缩写“PC”成为所有个人电脑的代名词。成为所有个人电脑的代名词。早在早在1980年年7月，一个负责月，一个负责“跳棋计划跳棋计划”的的13人小组秘密人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，开始开发研究发展中心，开始开发后来被称为后来被称为IBM PC的产品。的产品。一年后的一年后的8月月12日，日，IBM公司公司在纽约宣布第一台在纽约宣布第一台IBM PC诞诞生。生。3333第33页，本讲稿共114页Intel 80286Intel 80286 1983年，年，Intel推出推出6MHz的的Intel 80286微处理器，微处理器，采用采用16位数据总线。它提供了位数据总线。它提供了保护模式保护模式操作功能，最初的操作功能，最初的批发价为批发价为360美元。美元。3535第35页，本讲稿共114页微型计算机的发展大致分为五代微型计算机的发展大致分为五代第四代第四代 32位机发展阶段位机发展阶段n从从1985年到年到1992年年n代表产品：代表产品：Intel 80386、80486n字长：字长：32位位n特点：内存容量已达特点：内存容量已达1MB以上，硬盘技术不断提高，发以上，硬盘技术不断提高，发展了展了32位的总线结构，各种品牌机涌向市场，如位的总线结构，各种品牌机涌向市场，如COMPAQ，DELL等，这些微型机在性能上已赶上传统等，这些微型机在性能上已赶上传统的超级小型机，可执行多任务、多用户操作。的超级小型机，可执行多任务、多用户操作。n应用：办公自动化，网络环境应用：办公自动化，网络环境3636第36页，本讲稿共114页80386进入了进入了32位计算机的时代位计算机的时代1985年年10月，月，Intel推出推出16MHz 80386DX微处理器微处理器3737第37页，本讲稿共114页Intel 80486Intel 80486（19881988）3838第38页，本讲稿共114页微型计算机的发展大致分为五代微型计算机的发展大致分为五代第五代第五代 64位机产生及发展阶段位机产生及发展阶段n从从1992年到现在年到现在n代表产品：代表产品：Intel Pentium、Itaniumn字长：字长：64位位n特点：外部数据线特点：外部数据线64位字长，位字长，32位以上地址总线，增位以上地址总线，增加了虚拟现实等多媒体能力和通信上的应用加了虚拟现实等多媒体能力和通信上的应用n应用：办公自动化，网络服务器应用：办公自动化，网络服务器3939第39页，本讲稿共114页PentiumPentium（586586）Intel于于1993年年3月推出奔腾（月推出奔腾（Pentium）处理器）处理器4040第40页，本讲稿共114页Pentium MMXPentium MMX，支持多媒体技术的奔腾，支持多媒体技术的奔腾 Pentium MMX是英特尔在是英特尔在Pentium内核基础上改进，内核基础上改进，最大的特点是增加了最大的特点是增加了57条条MMX指令。这些指令专门指令。这些指令专门用来处理音视频相关的计算，目的是提高用来处理音视频相关的计算，目的是提高CPU处理处理多媒体数据的效率。多媒体数据的效率。4141第41页，本讲稿共114页Pentium Pro，面向工作站的处理器，面向工作站的处理器 1995年年11月月1日，日，Intel推出推出Pentium Pro微微处理器，采用了一种新的总线接口处理器，采用了一种新的总线接口Socket 8。新的。新的处理器对多媒体功能提供了很好的支持。处理器对多媒体功能提供了很好的支持。4242第42页，本讲稿共114页Pentium II，芯片封装有着巨大的改变，芯片封装有着巨大的改变Pentium II首次引入了首次引入了S.E.C封装封装(Single Edge Contact)技术，将高速缓存与处理器整合在一块技术，将高速缓存与处理器整合在一块PCB板上。板上。4343第43页，本讲稿共114页1999年年1月，月，Intel推出推出奔腾奔腾III处理器，其身份处理器，其身份代码可通过代码可通过Internet读取。读取。4444第44页，本讲稿共114页20002000年英特尔发布了年英特尔发布了Pentium 4Pentium 4处理器。用户使用基于处理器。用户使用基于Pentium 4Pentium 4处理处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯，实时的影像，实时进行语音、影像通讯，实时3D3D渲染，快速进行渲染，快速进行MP3MP3编码编码解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。的个人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。4545第45页，本讲稿共114页微型计算机的发展趋势微型计算机的发展趋势1、中央处理器、中央处理器n更小的布线宽度和更多的晶体管。更小的布线宽度和更多的晶体管。目前，大部分目前，大部分CPU都已经采用了都已经采用了0.18微米技术，减小布线宽微米技术，减小布线宽度是提升度是提升CPU速度的关键。几年之内，速度的关键。几年之内，0.13微米技术、甚至微米技术、甚至0.07微米技术将可以普遍应用于微米技术将可以普遍应用于CPU，届时，届时CPU主频将达到主频将达到5GHz，晶体管数量达到，晶体管数量达到2亿个亿个n64位位CPU成为主流成为主流n更高的总线速度，有希望达到更高的总线速度，有希望达到1GHz4646第46页，本讲稿共114页微型计算机的发展趋势微型计算机的发展趋势2、系统存储器、系统存储器nCPU集成更大的高速二级缓存集成更大的高速二级缓存n内存容量更大，速度更快内存容量更大，速度更快n硬盘容量也更大，速度更快硬盘容量也更大，速度更快nDVD-RAM普及普及4747第47页，本讲稿共114页微型计算机的发展趋势微型计算机的发展趋势3、多媒体系统、多媒体系统n显卡的性能更高显卡的性能更高n图形技术进一步发展图形技术进一步发展n大尺寸显示器成为主流大尺寸显示器成为主流n数字式音箱占领市场数字式音箱占领市场4848第48页，本讲稿共114页微型计算机的发展趋势微型计算机的发展趋势4、网络、网络n利用有线电视线路的利用有线电视线路的Cable Modem或利用电话线路的或利用电话线路的ADSL将会完全替代现在的将会完全替代现在的56K Modem，成为主要的接入方式，成为主要的接入方式，将得到近将得到近8M的下行宽带的下行宽带5、整机、整机n更加趋于个性化。利用红外无线技术将减少机箱背后的连线，更加趋于个性化。利用红外无线技术将减少机箱背后的连线，使主机与外设进行无线通信使主机与外设进行无线通信4949第49页，本讲稿共114页Intel Intel 主要主要CPUCPU芯片芯片代代一一二二三三四四五五六六七七发表发表年份年份字长（位）字长（位）型号型号线宽线宽（mm）晶体管数（万晶体管数（万个）个）时钟频率时钟频率（MHzMHz）速度速度（MIPSMIPS）197119721974197819821985198919931995199619971999200120024 8816323232644004800880808086 8028680386 80486PentiumPentium Pro Pentium Pro Pentium MMX Pentium MMX Pentium Pentium II II Pentium III Pentium III Pentium IVPentium IVItanium502023120.60.80.6 0.6 0.6 0.6 0.35 0.130.35 0.130.25 0.25 0.120.120.180.130.2 0.30.52.9 13.427.5 120330550 450 550 450 750 850 750 850 10001000CPU:2.5K Cache:30K1244.7710 8161633 256660200133133200 166166233 233233450 4504501200 130013002400800(20条指令条指令/时钟周期时钟周期)0.050.530030005050第50页，本讲稿共114页第第1 1章章 微型计算机系统概述微型计算机系统概述内容提要内容提要u 微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成u 微型计算机系统的基本工作方法微型计算机系统的基本工作方法u DOS操作系统的功能、结构和常用命令操作系统的功能、结构和常用命令51第51页，本讲稿共114页1.1 1.1 微型计算机系统的硬件组成和基本工作方法微型计算机系统的硬件组成和基本工作方法u 微型计算机系统：微型计算机系统：包括硬件和软件两大部分。包括硬件和软件两大部分。u 微型计算机：微型计算机：微型计算机系统中的硬件部分，指以微处理器为核心，配以微型计算机系统中的硬件部分，指以微处理器为核心，配以内存储器及输入输出接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。内存储器及输入输出接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。u 微处理器：微处理器：微型计算机的运算和控制的核心，又称中央处理单元微型计算机的运算和控制的核心，又称中央处理单元CPUCPU，是一块大规模集成电路芯片。是一块大规模集成电路芯片。n 微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成(三个层次三个层次)5252第52页，本讲稿共114页微处理器、微机和微机系统之间的关系微处理器、微机和微机系统之间的关系Microcomputer System Software PeripheralsMicrocomputer Memory I/O interface System BUSCPUALUAccumulatorControllerInside BUS5353第53页，本讲稿共114页微型计算机的构成微型计算机的构成控制总线控制总线CB数据总线数据总线DB地址总线地址总线AB微微处处理理器器I/O设备设备I/O接口接口存储器存储器系统总线系统总线BUS冯冯.诺依曼体系：控制器、运算器、存储器、诺依曼体系：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备输入设备、输出设备指令和数指令和数据据执行指令执行指令显示器、键盘、显示器、键盘、磁盘等磁盘等5454第54页，本讲稿共114页微处理器总线微处理器总线n数据总线（数据总线（DBDB：Data BusData Bus）q处理器与存储器或外设交换信息的通道处理器与存储器或外设交换信息的通道q个数（条数）是一次能够传送数据的二进制位数个数（条数）是一次能够传送数据的二进制位数 n地址总线（地址总线（ABAB：Address BusAddress Bus）q指定存储器或外设的具体单元指定存储器或外设的具体单元q个数反映访问的主存储器容量或外设范围个数反映访问的主存储器容量或外设范围n控制总线（控制总线（CBCB：Control BusControl Bus）q控制计算机各部分工作的信号线控制计算机各部分工作的信号线q微处理器的对外引脚（微处理器的对外引脚（PinPin）：三组信号及电源和接地线）：三组信号及电源和接地线N：2N5555第55页，本讲稿共114页早期微型计算机系统的硬件组成早期微型计算机系统的硬件组成总线控总线控制逻辑制逻辑ROMRAM8086微处理器微处理器8087协处理器协处理器RT/CMOSRAMI/O接接口口板板组组CRT显示器显示器打印机打印机磁盘驱动器磁盘驱动器网卡网卡Modem鼠标鼠标键盘键盘系统系统总线总线5656第56页，本讲稿共114页当前微机的硬件组成当前微机的硬件组成5757第57页，本讲稿共114页微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成 主机板主机板1（1）微处理器）微处理器(MicroProcessor)n组成计算机四大功能部件的运算器和控制器都是由数字电组成计算机四大功能部件的运算器和控制器都是由数字电路组成的，合起来称为路组成的，合起来称为中央处理单元中央处理单元，缩写为，缩写为CPU(Central Processing Unit)。n微机系统中的微处理器就是全部功能集成于一片超大规微机系统中的微处理器就是全部功能集成于一片超大规模集成电路的模集成电路的CPU。微处理器完成运算器和控制器的功。微处理器完成运算器和控制器的功能。能。5858第58页，本讲稿共114页微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成 主机板主机板2（2）协处理器）协处理器n协处理器协处理器主要帮助主要帮助CPU进行浮点运算任务，它是可选的，可进行浮点运算任务，它是可选的，可以大大提高在浮点运算时的处理效率。以大大提高在浮点运算时的处理效率。n与与8086、80286、80386微处理器配合使用的协处理器微处理器配合使用的协处理器分别为分别为8087、80287、80387。n80486以后的微处理器集成了协处理器逻辑，所以以后的以后的微处理器集成了协处理器逻辑，所以以后的主板就不再单独安装协处理器芯片。主板就不再单独安装协处理器芯片。5959第59页，本讲稿共114页微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成 主机板主机板3（3）随机存储器）随机存储器RAM和只读存储器和只读存储器ROMpRAM和和ROM是半导体存储器中的两大类型。是半导体存储器中的两大类型。pRAM(Random Access Memory)可以进行读可以进行读写操作，用来存储程序以及程序运行时所需的写操作，用来存储程序以及程序运行时所需的数据、中间结果和最后结果。数据、中间结果和最后结果。pROM(Read Only Memory)中存储的信息是事中存储的信息是事先写入的。先写入的。p它在掉电之后，其中的内容能够继续保持。它在掉电之后，其中的内容能够继续保持。pROM中写入的信息可以是常数，也可以是完成特定中写入的信息可以是常数，也可以是完成特定任务的程序。任务的程序。6060第60页，本讲稿共114页微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成 主机板主机板4（4）总线控制逻辑）总线控制逻辑n微型计算机的重要特点之一就是采用总线微型计算机的重要特点之一就是采用总线(Bus)结构，它是主体结构，它是主体部分与其他部分相连接的一种结构方式。部分与其他部分相连接的一种结构方式。n基本思想是，主体部分与其他多个不同部分都通过一组基本思想是，主体部分与其他多个不同部分都通过一组精心设置的连线相连接。精心设置的连线相连接。n在微机系统中，有两级（或两层）总线，分别称为微处在微机系统中，有两级（或两层）总线，分别称为微处理器级总线和系统级总线。理器级总线和系统级总线。n微处理器级总线直观表现就是芯片上的引脚，引脚中的接点微处理器级总线直观表现就是芯片上的引脚，引脚中的接点就是微处理器级总线的接点。即微处理器与主机板内其他逻就是微处理器级总线的接点。即微处理器与主机板内其他逻辑相连。辑相连。6161第61页，本讲稿共114页微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成 主机板主机板5p 系统级总线直观表现就是主板上的系统级总线直观表现就是主板上的扩充插槽扩充插槽，插槽中的，插槽中的接点就是系统总线的接点。即主机板与外部设备的接口逻接点就是系统总线的接点。即主机板与外部设备的接口逻辑相连。辑相连。6262第62页，本讲稿共114页微型计算机系统的硬件组成微型计算机系统的硬件组成 主机板主机板6（5）RT/CMOS RAM和和BIOSn在在80286之后，主板上都有一片之后，主板上都有一片RT/CMOS RAM（简称（简称CMOS）集成电路。）集成电路。n RT/CMOS RAM在电池支持下工作。在电池支持下工作。n它主要完成两个功能：一个是计数和提供实时的日历时间；它主要完成两个功能：一个是计数和提供实时的日历时间；另一个是存储系统配置的信息（系统的存储器、显示器、另一个是存储系统配置的信息（系统的存储器、显示器、磁盘驱动器等的参数）。磁盘驱动器等的参数）。n一部新买的微机通常要进行设置（一部新买的微机通常要进行设置（Set Up），实际上），实际上就是往就是往RT/CMOS RAM中置入信息。中置入信息。6363第63页