第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.1微處理器發(fā)展1.1.1微處理器歷史1.1.2Intel80x86系列微處理器1.2微型計(jì)算機(jī)組成 1.2.1微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)1.2.2個(gè)人微機(jī)結(jié)構(gòu)什么是微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）采用微處理器為核心構(gòu)造的計(jì)算機(jī)微處理器（Microprocessor）一塊大規(guī)模集成電路芯片微型機(jī)的運(yùn)算和控制核心中央處理單元（CPU：CentralProcessingUnit）相對(duì)來(lái)說(shuō)，微機(jī)性能、價(jià)格、體積較小工作學(xué)習(xí)中使用的個(gè)人微機(jī)生產(chǎn)生活中運(yùn)用的各種智能化電子設(shè)備微處理器的基本性能指標(biāo)字長(zhǎng)微處理器每個(gè)時(shí)間單位處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)例如一次進(jìn)行運(yùn)算、傳輸?shù)奈粩?shù)時(shí)鐘頻率微處理器的處理速度反映微處理器的基本時(shí)間單位集成度表明微處理器的生產(chǎn)工藝水平常用芯片上集成的晶體管數(shù)量來(lái)表達(dá)通用微處理器4位微處理器1971年，Intel4004，第一個(gè)微處理器8位微處理器M6800、Z80和Intel8080/8085Apple公司蘋果機(jī)16位微處理器Intel8086/808816位個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC：PersonalComputer）32位微處理器80386，80486，Pentium～Pentium432位PC機(jī)，APPLE公司的Macintosh機(jī)64位微處理器專用微處理器單片機(jī)（微控制器，嵌入式控制器，MCU）Intel的MCS-48，MCS-51，MCS-96/98系列愛特梅爾（Atml）公司的AT89系列（與MCS-51兼容），AT91系列（基于ARM內(nèi)核）MicrochipTechnology公司的PIC系列數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）專注于數(shù)字信號(hào)的高速處理美國(guó)德州儀器TI公司TMS320各代產(chǎn)品主要應(yīng)用于通信、消費(fèi)類電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用形式：嵌入式系統(tǒng)IP級(jí)結(jié)構(gòu)，芯片級(jí)結(jié)構(gòu)，模塊級(jí)結(jié)構(gòu)808616位結(jié)構(gòu)的微處理器：數(shù)據(jù)總線為16位主存容量1MB：地址總線為20位時(shí)鐘頻率5MHz（IBMPC使用4.77MHz）準(zhǔn)16位微處理器8088：外部數(shù)據(jù)總線為8位IBMPC和PC/XT機(jī)使用Intel8088CPU處理器總線（Bus）微處理器的對(duì)外引腳（Pin）數(shù)據(jù)、地址和控制三組信號(hào)電源和地線處理器總線數(shù)據(jù)總線（DB：DataBus）處理器與存儲(chǔ)器或外設(shè)交換信息的通道個(gè)數(shù)（條數(shù)）是一次能夠傳送數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)地址總線（AB：AddressBus）指定存儲(chǔ)器或外設(shè)的具體單元個(gè)數(shù)反映訪問的主存儲(chǔ)器容量或外設(shè)范圍控制總線（CB：ControlBus）控制處理器數(shù)據(jù)傳送等操作一個(gè)信號(hào)兩種狀態(tài)（高或低）兩種編碼（1或0）N：2N地址就是號(hào)碼8028616位數(shù)據(jù)總線，24位地址總線（16MB主存）實(shí)方式（RealMode）與8086工作方式一樣保護(hù)方式（ProtectedMode）提供存儲(chǔ)管理、保護(hù)機(jī)制和多任務(wù)管理的硬件支持IBMPC/AT機(jī)使用Intel80286CPU1KB＝210B＝1024B1MB＝220B＝1024KB1GB＝230B＝1024MB20：22024：22432：2328038632位結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線32位，地址總線32位，可尋址4GB主存虛擬8086方式（Virtual8086Mode）保護(hù)方式下的8086工作方式系統(tǒng)管理方式（SystemManagementMode）低功耗節(jié)能狀態(tài)英特爾32位結(jié)構(gòu)：IA-32（IntelArchitecture-32）IA-32微處理器：80386，80486，Pentium系列8048680486＝80386＋80387＋8KBCache浮點(diǎn)處理單元FPU8086/8088：8087，80286：80287，80386：80387高速緩沖存儲(chǔ)器Cache微處理器與主存之間速度很快但容量較小的存儲(chǔ)器用于提高整個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存取速度復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC融合精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC的技術(shù)特點(diǎn)，例如：指令流水線指令執(zhí)行劃分成多個(gè)步驟在多個(gè)部件中獨(dú)立地進(jìn)行多條指令可以在不同的執(zhí)行階段同時(shí)進(jìn)行Pentium俗稱的80586微處理器，奔騰微處理器32位結(jié)構(gòu)，連接主存的外部數(shù)據(jù)總線卻是64位超標(biāo)量（Superscalar）技術(shù)具有可以并行工作的2條整數(shù)處理流水線，可以達(dá)到每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行2條指令雙路高速緩沖結(jié)構(gòu)8KB代碼高速緩沖存儲(chǔ)器8KB數(shù)據(jù)高速緩沖存儲(chǔ)器PentiumPro原稱P6，中文名稱為“高能奔騰”兩個(gè)芯片組成CPU＋一級(jí)（L1）Cache（8KB代碼和8KB數(shù)據(jù)）二級(jí)（L2）Cache（256KB或512KB）擴(kuò)展的超標(biāo)量技術(shù)12級(jí)指令流水線能同時(shí)執(zhí)行3條指令動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)分支預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)流分析和推測(cè)執(zhí)行PentiumII多媒體擴(kuò)展指令（MMX指令）MMX（MutliMedia

eXtension）整數(shù)運(yùn)算多媒體指令對(duì)圖像、音頻、視頻和通信方面的程序進(jìn)行優(yōu)化提升微機(jī)對(duì)多媒體的處理能力PentiumMMX（多能奔騰）：MMX指令應(yīng)用于Pentium處理器PentiumII：MMX指令應(yīng)用于PentiumProPentiumIII數(shù)據(jù)流SIMD擴(kuò)展指令（SSE指令）SSE（StreamingSIMDExtensions）浮點(diǎn)單精度多媒體運(yùn)算指令提高浮點(diǎn)3D數(shù)據(jù)的處理能力。SSE指令類似于AMD公司發(fā)布的3DNow!指令PentiumIII：SSE指令應(yīng)用于PentiumII單指令多數(shù)據(jù)SIMDSingleInstructionMultipleData表示一條指令具有同時(shí)處理多組數(shù)據(jù)的能力Pentium4NetBurst的微結(jié)構(gòu)（Microarchitecture）指令級(jí)并行ILP（Instruction-LevelParallel）進(jìn)一步發(fā)掘指令之間可以同時(shí)執(zhí)行的能力超線程HT（HyperThreading）線程級(jí)并行TLP（Thread-LevelParallel）發(fā)掘程序中的并行性一個(gè)物理處理器形成兩個(gè)邏輯處理器SSE2指令增強(qiáng)浮點(diǎn)雙精度多媒體運(yùn)算能力SSE3指令增強(qiáng)和完善MMX，SSE和SSE2指令I(lǐng)ntel80x86微處理器Celeron（賽揚(yáng)）微處理器面向低端（低價(jià)位）PC機(jī)Xeon（至強(qiáng)）微處理器面向高端服務(wù)器、工作站AMD微處理器AMD公司生產(chǎn)的IA-32微處理器兼容芯片Intel公司最主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手雙核微處理器單芯片多處理器SMP技術(shù)Intel的PentiumD：?jiǎn)涡酒pPentium4核心64位微處理器AMD的K8核心：兼容IA-32的64位微處理器Intel的EM64T（擴(kuò)展64位技術(shù)）：IA-32的64位擴(kuò)展微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)1.微處理器2.存儲(chǔ)器3.I/O接口和I/O設(shè)備4.系統(tǒng)總線控制總線CB數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB微處理器I/O設(shè)備I/O接口存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線BUS微處理器微機(jī)的核心、控制中心，中央處理器CPU大規(guī)模集成電路VLSI芯片，集成控制器運(yùn)算器（整數(shù)運(yùn)算器）寄存器（高速存儲(chǔ)單元）高性能微處理器內(nèi)部還有浮點(diǎn)處理單元甚至多媒體數(shù)據(jù)運(yùn)算單元存儲(chǔ)管理單元、代碼保護(hù)機(jī)制Cache……存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（Memory）是存放程序和數(shù)據(jù)的部件高性能微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)微處理器內(nèi)部的寄存器（Register）高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）主板上的主存儲(chǔ)器以外設(shè)形式出現(xiàn)的輔助存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器（主存、內(nèi)存）半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成RAM部分?jǐn)嚯姾笮畔G失相對(duì)造價(jià)高、速度快、但容量小輔助存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱輔存或外存）磁盤、光盤存儲(chǔ)器等構(gòu)成相對(duì)造價(jià)低、容量大、信息可長(zhǎng)期保存，但速度慢RAM和ROMI/O接口和I/O設(shè)備I/O設(shè)備（Peripheral）：用戶與微機(jī)交互輸入（Input）設(shè)備，如標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備：鍵盤輸出（Output）設(shè)備，如標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備：顯示器I/O接口（Interface）：外設(shè)和主機(jī)間的橋梁完成信號(hào)變換、數(shù)據(jù)緩沖、聯(lián)絡(luò)控制等工作較簡(jiǎn)單的I/O接口電路與主板一體較復(fù)雜的I/O接口電路制成獨(dú)立的電路板（接口卡Card）系統(tǒng)總線總線（Bus）：傳遞信息的一組公用導(dǎo)線、信息通道系統(tǒng)總線（SystemBus）：微機(jī)系統(tǒng)中信息交換的主要公共通道地址總線：?jiǎn)蜗蜉敵鲋鞔鎲卧騃/O端口的地址信息數(shù)據(jù)總線：讀（Read）操作數(shù)據(jù)輸入微處理器；寫（Write）操作數(shù)據(jù)輸出到外界（主存或外設(shè)）控制總線：有些控制信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)輸出；有些請(qǐng)求或聯(lián)絡(luò)信號(hào)輸入微機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，總線連接使得微機(jī)組合靈活、擴(kuò)展方便個(gè)人微機(jī)8位時(shí)代：Apple-II機(jī)，中華學(xué)習(xí)機(jī)16位時(shí)代：IBMPC系列機(jī)1981年，IBMPC機(jī)：Intel8088，DOS1982年，IBMPC/XT（ExpandedTechnology）1984年，IBMPC/AT（AdvancedTechnology）IBMPC/XT/AT機(jī)的兼容微機(jī)32位時(shí)代：32位PC機(jī)IA-32或其兼容微處理器Windows或Linux64位時(shí)代：……16位微型機(jī)IBMPC/AT結(jié)構(gòu)微處理器：Intel80286主存儲(chǔ)器ROM-BIOS：固化基本輸入輸出系統(tǒng)（BasicInput/OutputSystem）主存主要由RAM組成I/O接口兩個(gè)中斷控制器8259A兩個(gè)DMA控制器8237A定時(shí)控制器8254并行接口電路系統(tǒng)總線：ISA總線（I/O通道）示意圖32位PC微型機(jī)結(jié)構(gòu)微處理器：IA-32或其兼容微處理器(含Cache)控制芯片組：微處理器的主要輔助器件主存儲(chǔ)器：主存插槽和主存條多總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線：PCI總線（＋低速ISA總線）存儲(chǔ)總線顯示AGP總線擴(kuò)展槽和外設(shè)接口主存條插槽，AGP插槽，PCI插槽，IDE插槽PS/2鍵盤接口和PS/2鼠標(biāo)接口，并行打印接口LPT，COM1和COM2串行通信接口通用串行總線USB接口，高速視頻接口IEEE1394示意圖DOS及其啟動(dòng)方法Windows下進(jìn)入MS-DOS模擬環(huán)境的方法：“開始－程序－附件－命令提示符”“開始－運(yùn)行”對(duì)話框中，輸入“cmd”命令“開始－運(yùn)行”對(duì)話框中，輸入“”Windows的模擬DOS程序CMD.EXE文件：支持漢字輸入輸出、功能更強(qiáng)COMMAND.COM文件：對(duì)DOS應(yīng)用程序的兼容性更好使用CMD.EXE有異常，可改用COMMAND.COM操作目錄和路徑目錄（Directory）：對(duì)應(yīng)Windows的文件夾路徑（Path）：分區(qū):\根目錄\子目錄\文件名絕對(duì)路徑：文件的完整路徑d:\ml615\progs\eg301.asm相對(duì)路徑：相對(duì)當(dāng)前目錄的路徑progs\eg301.asm轉(zhuǎn)換分區(qū)d:進(jìn)入當(dāng)前目錄（CurrentDirectory）cd\ml615內(nèi)部命令DOS內(nèi)部命令：隨DOS駐留主存的DOS命令使用方法命令關(guān)鍵字參數(shù)選項(xiàng)常用命令改變目錄CD文件列表DIR文件拷貝COPY清除屏幕CLS中止DOS環(huán)境EXIT幫助命令HELP外部命令DOS的外部命名：與其他可執(zhí)行文件一樣,以文件形式保存在磁盤上,執(zhí)行時(shí)：路徑\文件名參數(shù)路徑搜索順序：先當(dāng)前目錄，后搜索路徑內(nèi)部命令PATH：查看和設(shè)置當(dāng)前的搜索路徑DOS支持的可執(zhí)行文件COM文件EXE文件BA