【正文】 1 第一章 微型計算機系統(tǒng)概述 本章主要內(nèi)容： 電子計算機的發(fā)展 微型計算機的系統(tǒng)組成 計算機中的數(shù)據(jù)表示 2 167。 11 微型計算機系統(tǒng)概述 一、發(fā)展 ▲ 1946年世界上第一臺通用電子計算機ENIAC在美國研制成功。 第二次世界世界大戰(zhàn)后期，美國賓夕法尼亞大學受美國陸軍委托研制電子化的通用計算機“ ENIAC（埃尼阿克）”，目的在于計算炮彈及火箭、導彈武器的彈道軌跡 。 36歲的物理學家莫克利是主要設計者， 24歲的埃克擔任總工程師。 “埃尼阿克” 在 1945年底制造完成， 1946年初做了公開展示。整個機器使用 18 000只電子管、 6000個繼電器、 7000個電阻、10 000個電容；總重 30噸，機房面積 170平方米，耗電 150千瓦，耗資約 50萬美元。這部計算機每秒鐘可做 5000次加法或500次乘法或 50次除法，比人工計算快 20萬倍。用“埃尼阿克”計算炮彈彈道只要 3秒鐘。 3 4 ? ―埃尼阿克”有兩大缺點 ：一是沒有內(nèi)存儲器，二是要由人像搭積木一樣，將大量運算部件搭配成各種解題布局，每算一題就要重搭一次，又費時，又麻煩。 有的題只要計算1秒鐘，準備工作卻 要花上幾十分鐘。對“埃尼阿克“的改進應用歸功于匈牙利裔美國數(shù)學家馮 諾依曼。 5 1948年第一臺可操作的存儲程序機器 MarkI在英國誕生； 1949年第一臺全面的、可操作的、存儲程序計算機 EDSAC在劍橋大學開始運行。 1952年， IBM公司推出了它的第一臺按存儲程序原理設計的電子計算機 。 ▲ 1953年， MIT 的林肯實驗室研制成第一臺晶體管計算機。 從此，晶體管器件開始逐步代替電子管器件，成為計算機實現(xiàn)的主要器件。 6 ? 二十世紀五、六十年代，是計算機世界生機勃勃、迅猛發(fā)展的時代： 半導體技術和集成電路的出現(xiàn) ，使人們有條件實現(xiàn)更復雜的計算機系統(tǒng)； 計算機應用領域的不斷擴大 ，是計算機發(fā)展的一個不可忽視的動力；六十年代末， 高級語言已有了很大發(fā)展 ，如 Fortran 、 IPL 、 Lisp 、 Cobol 、PL/I 和 Algol 等語言相繼出現(xiàn)； 計算機技術的發(fā)展使得 算法、計算理論、系統(tǒng)優(yōu)化、信息處理、 CAD(Computer Aided Design)等許多領域的學術研究 都開始受到了人們的重視。 ? ▲ 七十年代初 ，當集成電路工業(yè)發(fā)展到 LSI(Large scaled Integratedcircuit)階段時， 微型計算機時代開始了。在這個時代里， Intel 公司始終是微處理器技術的龍頭。 7 第一代 （ 19711972） 第二代 （ 19731977） 第三代 （ 19781984） 第四代 （ 19851993） 典型的 微處理器 芯片 Intel4004 Intel8008 Intel8080 M6800 Z80 Intel8086/88 Intel80286 M68000 Z8000 Intel80386 Intel80486 Pentium Pentium II 字長 (位 ) 4,8 8 16 32 芯片集成度 (晶體管 /片 ) 10002022 50009000 27萬 15萬以上 時鐘頻率(Hz) 14M 510 16M以上 數(shù)據(jù)總線 (位 ) 4,8 8 16 32,64 地址總線 (位 ) 4,8 16 2024 3236 存儲器容量 16kB 64kB 116MB 4GB 軟件水平 機器語言 匯編語言 匯編語言 高級語言 操作系統(tǒng) 匯編語言 高級語言 操作系統(tǒng) 高級語言 操作系統(tǒng) 應用軟件 8 計算機的主要性能指標 ? 字長 —— 是指在計算機中一次（同一時刻）參與運算、傳輸?shù)臄?shù)的二進制位數(shù)。字長標志著運算精度。 字節(jié)：人為規(guī)定的信息長度度量單位。 1字節(jié) =8位二進制數(shù)位 ? 數(shù)據(jù)通道寬度 —— 計算機數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù)。 ? 最大存儲空間 —— 計算機在物理硬件上所能使用的全部存儲單元數(shù)。 9 二、馮 諾依曼與 存儲程序原理 美籍匈牙利數(shù)學家 馮 ?諾依曼（ John von Neumann）有非凡的數(shù)學才能，曾被譽為“萬能數(shù)學家“。 1930年，他到美國普林斯頓大學任教，曾擔任過美國陸軍彈道研究所、海軍兵器研究所等單位的顧問，參與了研制第一批原子彈的曼哈頓計劃。 1944年夏 ，馮 諾依曼正在負責研制核武器，需要進行大量高速的計算。他偶然聽說“埃尼阿克”小組正在研制計算機，喜出望外，立即 參加進去，擔任小組顧問。 那時“埃尼阿克”的研制已接近尾聲，為了克服已經(jīng)意識到的“埃尼阿克”的缺點，通過與小組成員共同研計， 馮 諾依曼提出一個全新的存儲程序通用電子計算機方案，方案明確規(guī)定，新機器有五個組成部分：運算器、控制器、存儲器、輸出和輸入。 10 電子計算機工作原理 ——存儲程序思想 : 將事先編好的程序和原始數(shù)據(jù)送入主存中 ,然后啟動計算機工作。計算機應能在不需操作人員干預下 ,自動完成逐條取出指令和執(zhí)行指令的任務。 11 電子計算機原理結構 ——馮 ?諾依曼結構 通用電子計算機的基本結構由 運算器、控制器、存儲器、輸入輸出電路及設備 組成。 輸入 電路 及設 備 運算器 控制器 存儲器 輸出 電路 及設 備 對指令逐條譯碼，轉換為相應的控制信號發(fā)送給計算機的相應部件。 完成所有的算術運算、邏輯運算。 計算機的記憶存儲部件，存放計算機程序的指令代碼和數(shù)據(jù) 傳遞計