…….一二請(qǐng)?jiān)谶@里輸入您的主要敘述內(nèi)容整體概述三請(qǐng)?jiān)谶@里輸入您的主要敘述內(nèi)容請(qǐng)?jiān)谶@里輸入您的主要敘述內(nèi)容3課程教學(xué)單元第１章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論第２章計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用第３章系統(tǒng)總線第４章存儲(chǔ)器第５章輸入輸出系統(tǒng)第６章計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法第７章指令系統(tǒng)第８章CPU的結(jié)構(gòu)和功能第９章控制單元的功能第10章控制單元的設(shè)計(jì)

第1篇概述§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成§1.4計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)§1.5計(jì)算機(jī)工作過(guò)程重點(diǎn)：組成、術(shù)語(yǔ)、工作原理難點(diǎn)：工作原理的理解§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.1什么是計(jì)算機(jī)？

一種快速高效地完成信息處理的數(shù)字化電子設(shè)備。它能按照編寫的程序?qū)υ驾斎霐?shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、存儲(chǔ)或傳送，以便獲得所期望的輸出信息，從而利用這些信息來(lái)提高社會(huì)生產(chǎn)效率，改善生活質(zhì)量?！?.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.2

計(jì)算工具的發(fā)展歷史早期計(jì)算工具的發(fā)展

籌算法－珠算－計(jì)算尺近代計(jì)算機(jī)器的發(fā)展

計(jì)算器－計(jì)算機(jī)器－差分機(jī)與分析機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展

采用了先進(jìn)的電子技術(shù)，基于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的計(jì)算機(jī)器系統(tǒng)（CPU出現(xiàn)）§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史

將運(yùn)算器、

控制器、

寄存器集成到一塊芯片上，稱為中央處理器，ＣＰＵ，也稱微處理器。微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器（CPU）存儲(chǔ)器（memory）I/O接口輸入設(shè)備（input）I/O接口輸出設(shè)備（output）I/O接口地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線微處理器和存儲(chǔ)器、接口電路就組成計(jì)算機(jī)外部連接微處理器的發(fā)展是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的標(biāo)志§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（1）1971——4004——全球第一塊微處理器

4位帶寬工作頻率為108kHz

集成了2300多個(gè)晶體管尋址空間只有640B

主要用來(lái)處理算術(shù)運(yùn)算§1.1.3

微處理器的發(fā)展史（2）1974——8080——新一代8位微處理器

8位時(shí)鐘頻率為2MHz

集成了6000個(gè)晶體管

8080是一個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)品§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（3）1978——8086——第一代16位的微處理機(jī)

16bit10MHz29000個(gè)晶體管

1MB尋址空間1979——8088——簡(jiǎn)化版本，減低成本

4MHz主頻

8位數(shù)據(jù)線16位地址線的的準(zhǔn)16位CPU

引入實(shí)模式的工作方式§1.1.3

微處理器的發(fā)展史8088CPU過(guò)渡產(chǎn)品，未推向市場(chǎng)§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（4）1982——80286——第二代微處理機(jī)

16位的CPU

主頻達(dá)到了20MHz

集成13萬(wàn)多個(gè)晶體管尋址16MB

虛擬地址空間達(dá)到1GB

兩種CPU工作方式：實(shí)模式、保護(hù)模式§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（5）1985——80386——第三代微處理機(jī)全32位，數(shù)據(jù)總線和地址總線均為32位時(shí)鐘頻率達(dá)到33MHz

集成27.5萬(wàn)個(gè)晶體管具有4GB的物理尋址能力

64TB虛擬存儲(chǔ)空間（有分段存儲(chǔ)管理、分頁(yè)存儲(chǔ)管理單元）虛擬8086工作方式協(xié)處理器80387，主要用于浮點(diǎn)運(yùn)算§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（6）1989——80486——第四代微處理機(jī)

32位的全新CPU100MHz，時(shí)鐘倍頻技術(shù)出現(xiàn)集成120萬(wàn)個(gè)晶體管，突破100萬(wàn)只集成有Cache（高速緩沖存儲(chǔ)器）8KB

采用了RISC（精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)§1.1.3

微處理器的發(fā)展史（7）1993——Pentium——第五代微處理機(jī)（ClassicPentium經(jīng)典奔騰）

32位地址線64位數(shù)據(jù)線的高性能處理機(jī)芯片內(nèi)部集成進(jìn)310萬(wàn)個(gè)晶體管

66MHz～100MHz，后者比33MHz80486DX快68倍

16KBCache

兩條超標(biāo)量流水線（U流水線、V流水線）§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史(8)1995——PentiumPro——高能奔騰

64bit數(shù)據(jù)總線，36bit地址總線時(shí)鐘頻率為133MHz

集成550萬(wàn)個(gè)晶體管二級(jí)Cache（8KB指令+8KB數(shù)據(jù)+256KB二級(jí)）

64GB尋址“動(dòng)態(tài)執(zhí)行”技術(shù)§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史（9）1997——PentiumⅡ——奔騰二代

64位主頻分233MHz、266MHz、300MHz和333MHz等含750萬(wàn)晶體管“多媒體擴(kuò)展指令集”（MMX）技術(shù)

slot1結(jié)構(gòu)

1998——celeron——塞揚(yáng)芯片，與PentumⅡ同系列的不同檔次的低端產(chǎn)品§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史（10）1999——PentiumⅢ——奔騰三代

64位

32KB+512KB/1MB/2MB，二級(jí)片內(nèi)Cache

總計(jì)含2810萬(wàn)晶體管

MMX+SSE（流式擴(kuò)展指令）技術(shù)

可以構(gòu)成多處理器系統(tǒng)§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（11）2000——PentiumⅣ——奔騰四代

64位

400MHz系統(tǒng)總線，1.7GHz主頻集成4200萬(wàn)晶體管

超流水線技術(shù)，144條SSE2指令，分支預(yù)測(cè)技術(shù)，超深度無(wú)序指令執(zhí)行技術(shù)

NetBurst微結(jié)構(gòu)§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史（12）2001——Itanium——安騰

全新64位體系結(jié)構(gòu)

44位地址線支持16TB物理存儲(chǔ)器尋址

128位數(shù)據(jù)總線支持全新64位指令系統(tǒng)集成3億晶體管

3級(jí)Cache

采用顯性并行指令計(jì)算（EPIC）設(shè)計(jì)在萬(wàn)億字節(jié)數(shù)據(jù)處理,應(yīng)用領(lǐng)域包括高速安全在線購(gòu)物大型數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘、電子商務(wù)處理、計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械工程及高性能科學(xué)復(fù)雜計(jì)算處理§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.4計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第一代電子管計(jì)算機(jī)1946－1957第二代晶體管計(jì)算機(jī)1958－1964第三代中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)1965－1971中小規(guī)模集成電路1972－1977大規(guī)模集成電路未來(lái)代光子計(jì)算機(jī)——利用光子取代電子進(jìn)行運(yùn)算和存儲(chǔ)DNA生物計(jì)算機(jī)——通過(guò)控制DNA分子間的生化反應(yīng)量子計(jì)算機(jī)——利用原子所具有的量子特性神經(jīng)計(jì)算機(jī)——用人意識(shí)腦電波直接控制第四代大、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)1978－現(xiàn)在超大規(guī)模集成電路1946[美]歷史上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)——ENIAC（NumericalIntegratorAndCalculatorComputer）ENIAC:18000電子管1500繼電器占地1萬(wàn)平米重30余噸耗150千瓦Pentium:幾百萬(wàn)晶體管25平方厘米小于15瓦時(shí)間第一代1971-1972第二代1973-1977第三代1978-1984第四代1985-1991

1992-今CPU4位低檔8位中高檔8位16位32位32、64位產(chǎn)品400480088080/8085MC6800Z808086/8088，MC68000Z8000802868038680486MC68030/68040PentiumPentiumI-IvAMDK5/K6技術(shù)豐富指令系統(tǒng)多級(jí)中斷多尋址機(jī)制外設(shè)種類多虛擬存儲(chǔ)技術(shù)協(xié)處理器cacheMMX技術(shù)SSE技術(shù)系統(tǒng)機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)用途家電簡(jiǎn)單控制數(shù)據(jù)處理自動(dòng)控制數(shù)據(jù)處理事務(wù)管理工業(yè)控制辦公自動(dòng)化科學(xué)計(jì)算多媒體應(yīng)用教育、科研計(jì)算、娛樂通訊、信息計(jì)算機(jī)的發(fā)展以處理器的發(fā)展為主導(dǎo)！§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.1.5

計(jì)算機(jī)的分類按照總線寬度分為：

4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)按照處理器分為：

286、386、486、Pentium

PentiumⅡ、PentiumⅢ、PentiumⅣ按照外形分為：

單片機(jī)、個(gè)人機(jī)（PC）、筆記本電腦、掌上電腦按照組裝生產(chǎn)分為：

品牌機(jī)（如IBM機(jī)和蘋果機(jī)）、兼容機(jī)按照用途分為：

多媒體計(jì)算機(jī)、工控機(jī)、服務(wù)器、終端、商業(yè)機(jī)按照規(guī)模分為：

巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、微型機(jī)§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史小結(jié)§1.1.5

計(jì)算機(jī)的分類§1.1.1什么是計(jì)算機(jī)？§1.1.2

計(jì)算工具的發(fā)展歷史§1.1.3

微處理器的發(fā)展史§1.1.4計(jì)算機(jī)的發(fā)展史

第1篇概述§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成§1.4計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)§1.5計(jì)算機(jī)工作過(guò)程§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.1數(shù)據(jù)單位

計(jì)算機(jī)能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單元

計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示數(shù)據(jù)是采用二進(jìn)制，所以:“比特位”就是“二進(jìn)制的位”，有兩種狀態(tài)“0”和“1”相鄰的8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個(gè)字節(jié)

1Byte=8bit如：11000011010101111.位(bit）2.字節(jié)(Byte)§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.1數(shù)據(jù)單位

字長(zhǎng):字的長(zhǎng)度，是每一個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)。常與CPU內(nèi)部的寄存器、運(yùn)算器、總線的寬度一致。字長(zhǎng)可以衡量計(jì)算機(jī)CPU的工作性能。如IntelCPU

：

4004——4位8080——8位

80386/80486——32位Pentium——64位

8086/8088/80286——16位3.字(word）與字長(zhǎng)、雙字

字:CPU內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位區(qū)別：指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)1Word=2Byte（高字節(jié)+低字節(jié)）=16bit§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.1數(shù)據(jù)單位

雙字（DoubleWord）含兩個(gè)字1DW=2Word=4Byte=32bit10001101010100110000111110001110高字

低字高字高字節(jié)

高字低字節(jié)

低字高字節(jié)

低字低字節(jié)31——————————1615—————————0雙字1DW2Word4Byte32bit4.雙字§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.1數(shù)據(jù)單位5.位的編號(hào)

為便于描述，對(duì)字節(jié),字和雙字中的各位進(jìn)行編號(hào)。從低位開始，從右到左依次為0、1、2．．．76543210←編號(hào)A7A6A5A4A3A2A1A010110010D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)數(shù)據(jù)Data地址Address字節(jié)的位編號(hào)從0開始編號(hào)，為7～0§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.1數(shù)據(jù)單位5.位的編號(hào)15870A15A8A7A0D15D8D7D0字的位編號(hào)為15～01011011000010010雙字的位編號(hào)依次類推,為31～0§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.2存儲(chǔ)容量單位1.KB——Kilobyte，千字節(jié)故：KB的容量需要10位二進(jìn)制表示KB常用于：16位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的容量量度單位目前一個(gè)電子文件的大小量度32位微機(jī)中Cache的容量§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.2存儲(chǔ)容量單位2.MB——Megabyte，兆字節(jié)故：MB的容量需要20位二進(jìn)制表示MB常用于：32位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的容量量度一個(gè)軟件的大小量度64位微機(jī)中內(nèi)存的容量§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.2存儲(chǔ)容量單位3.GB——Gigabyte，吉字節(jié)故：GB的容量需要30位二進(jìn)制表示GB常用于：64位微機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的容量量度一個(gè)大型軟件系統(tǒng)的大小量度移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)的容量§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.2存儲(chǔ)容量單位4.TB——Terabyte，太拉字節(jié)故：TB的容量需要40位二進(jìn)制表示TB常用于：64位微機(jī)系統(tǒng)中虛擬存儲(chǔ)器的容量量度§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.3指令和程序CPU能執(zhí)行的一個(gè)基本操作。如存數(shù)、取數(shù)、加、減、移位等。CPU能執(zhí)行的全部操作指令。不同的CPU有不同的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是軟件和硬件的界面。用戶將一條條指令編寫成的指令序列。指令序列在存儲(chǔ)器中一般是順序存放。1指令：2指令系統(tǒng)：3程序：§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語(yǔ)§1.2.4其他常用術(shù)語(yǔ)1

寄存器（Register）：CPU運(yùn)行時(shí)用來(lái)存放數(shù)據(jù)和指令的一種邏輯部件。硬件實(shí)體就是觸發(fā)器電路。根據(jù)存