1.3 微型计算机的结构和工作原理

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。