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1.3 微型计算机的结构和工作原理

1.3 微型计算机的结构和工作原理. 1.3.1 微型计算机常用的术语 1. 位( bit ) 2. 字节( byte ) 3. 字( word ). 时钟. 存储器 RAM. 存储器 ROM. 数据总线(双向). 地址总线(单向). 微处理器. CPU. 控制总线. 接口电路. 接口电路. 外存. I/O 设备. 1.3.2 微型计算机的硬件结构. 各组成模块及其功能:. 1 .中央处理单元

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1.3 微型计算机的结构和工作原理

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  1. 1.3微型计算机的结构和工作原理 • 1.3.1 微型计算机常用的术语 • 1.位(bit) • 2.字节(byte) • 3.字(word)

  2. 时钟 存储器RAM 存储器ROM 数据总线(双向) 地址总线(单向) 微处理器 CPU 控制总线 接口电路 接口电路 外存 I/O设备 1.3.2微型计算机的硬件结构

  3. 各组成模块及其功能: 1.中央处理单元 中央处理单元CPU(Control Processing Unit)是微型计算机的核心部件,是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片,俗称微处理器。 2.主存储器 主存储器是微型计算机中存储程序、原始数据、中间结果和最终结果等各种信息的部件。 按其功能和性能,可以分为: 随机存储器RAM(Random Access Memory) 只读存储器ROM(Read Only Memory)

  4. 存储器的单元地址

  5. 3.系统总线 系统总线是CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。根据传送内容可分成以下3种: • 数据总线DB(Data Bus):用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据。 • 地址总线AB(Address Bus):用于CPU访问主存储器和外部设备时,传送相关的地址。 • 控制总线CB(Control Bus):用于传送CPU对主存储器和外部设备的控制信号。 4.输入输出接口电路 输入/输出接口电路也称为I/O(Input /Output)电路,即通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机外部设备交换信息的桥梁。

  6. 71年 10月,Intel 4004(4位微处理器) 72年3月,Intel 8008。集成度 2000个管/片,PMOS工艺,10μm光刻技术。 微处理器发展简况 第一代,1971年开始。4位和低档8位微处理器的时期,其典型产品有:

  7. 第二代,1973年开始。8位微处理器时期,典型产品有: 73年,Intel: Intel 8080 74年3月 Motorola:MC6800;MC6502 75、76年 Zilog: Z80 ;

  8. 第二代,1973年开始。8位微处理器时期,典型产品有:第二代,1973年开始。8位微处理器时期,典型产品有: Intel 8085集成度为5400管子/片,6μm光刻技术。

  9. 第三代,1978年开始。16位微处理器时期,其典型产品有:第三代,1978年开始。16位微处理器时期,其典型产品有: 78年.Intel 8086 首个16位机、20位地址线、1M地址空间。 随后推出Intel 8088,准16位机,便于和8位的外部设备兼容

  10. 第三代,1978年开始。16位微处理器时期,其典型产品有:第三代,1978年开始。16位微处理器时期,其典型产品有: 79年,Zilog:Z8000 Motorola:MC68000 Intel 80286 集成度为68000管子/片,3μm光刻技术。 • 数学协处理器80287 80287

  11. 第四代,1981年开始,32位微处理器时期,其典型产品有:第四代,1981年开始,32位微处理器时期,其典型产品有: 83年 Zilog: Z80000 84年 Motorola: MC68020 85年 Intel: Intel 80386, 集成度 27.5万管子/片,1.2μm光刻技术。 80386后出现了许多高性能的 32位微处理器。 80386 • 数学协处理器80387 80387

  12. 89年 Intel公司 Intel80486, 89年 Motorola公司MC68030,MC68040 集成度都已超过100万管子/片, 主振频率达25-120MHz。 80486以上CPU将协处理器集成到CPU中

  13. 93年 Intel Pentium 集成度都已超过100万管子/片,主振频率达 200MHz。

  14. PC机的主流芯片Intel 80X86系列 95年,Pentium Pro(高能奔腾)集成度达550万/片,同片L2Cache256KB。 97年, Pentium MMX(多能奔腾、简称 MMX)。

  15. 97年5月, Pentium II(PII)MMX指令集的 Pentium Pro,Slot1接口。 片上同频32K LI Cache,板上1/2主频 512K L2 Cache,兼容MMX,外频 100M。 99年3月, Pentium III,片上同频32K LI Cache和 512K L2 Cache,兼容MMX,新增70条指令SSE(Streaming SIMD Extensions),其外频为 100M,并向 133MHz外频发展。

  16. Old Celeron Celeron

  17. 2001年,Pentium IV(奔腾IV,P4)主时钟达2000MHz 2002年,P4主时钟已达2800MHz。 2003年,3.06GHz的P4,采用了超线程(HT)技术,在一颗物理核心中整合了两颗逻辑核心,大大提高处理器的效率 。在高负载的多任务应用中能显出其效能。 不久将推出64位机,进入一个新的微处理机的发展时代。 首款支持超线程处理器:Pentium 4 3.06GHz

  18. 64位机,进入一个新的微处理机的发展时代。 Itanium(安腾) Intel的第一款64位处理器 0.09微米光刻工艺,三级缓存,其中一级缓存与二级缓存都是装载于核心内部,容量分别为32KB与96KB。三级缓存容量达到了2MB或4MB。

  19. 64位机,进入一个新的微处理机的发展时代。 Hammer 3400+ AMD第一款64位处理器 0.13微米或90纳米光刻工艺 工作频率为2.2GHZ,集成1MB L2 CACHE,Socket754封装

  20. 技术俗语: 主频 :CPU内部时钟频率,运算时的工作频率。 外频 :系统总线的工作频率,具体是指CPU与芯片组之间的总线速度。 倍频 :CPU主频的计算方式为:主频 = 外频 × 倍频。

  21. 技术俗语 缓存(Cache) :存储CPU经常使用的数据、指令的高速存贮器。可分一级缓存和二级缓存。 一级缓存(L1):集成在CPU内部,CPU处理数据过程中数据和指令的暂时保存,与CPU同频。486的8K到当今的32K 二级缓存(L2):集成在CPU内部或在CPU外部放置一高速存储器。分同频和不同频。CPU读取数据时,先L1再L2,然后内存,最后是外存储器。

  22. 几个技术俗语: 光刻精度:微米(μm),精度越高,连接线也越细,集成度越高,功耗越小。现已达0.13 μm。 MMX:(MultiMedia Extensions,多媒体扩展指令)第一代SIMD指令集,可以增强浮点和多媒体运算的速度。 SSE:(Streaming SIMD Extensions,单一指令多数据流扩展) 第二代SIMD指令集,有70条指令。

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