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微机原理与接口技术(清华大学).pdf

微机原理与接口技术(清华大学)

信控科技
2011-12-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《微机原理与接口技术(清华大学)pdf》,可适用于IT/计算机领域

微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述微型计算机概述世界上第一台现代意义的电子计算机是世界上第一台现代意义的电子计算机是世界上第一台现代意义的电子计算机是世界上第一台现代意义的电子计算机是年美国年美国年美国年美国宾夕法尼亚大学设计制造的宾夕法尼亚大学设计制造的宾夕法尼亚大学设计制造的宾夕法尼亚大学设计制造的ENIAC度界美型相宾始过测供展仍始宾研功度界美型相宾始过测供展仍始宾研功ENIACENIAC::ElectronicElectronicNumericalIntegratorAndcalculatorNumericalIntegratorAndcalculator::::装构装构,,仍仍界宾管:总量量过界宾管:总量量过和:和:功耗量功耗量kwhkwh::原型原型mm::速m供然速m供然仍腾美准:速管速度仍腾美准:速管速度每高每高空::宾长仍空::宾长仍供:仍测供速管供:仍测供速管速度仍速度仍每高每高空::没仍准功的美界器计管构总新空::没仍准功的美界器计管构总新储:没仍仍度微储:没仍仍度微计管总新计管总新仍腾储、仍腾储、仍过宾速功没构微过准仍过宾速功没构微过准CPUCPU的概总B的概总Bwwwplcworldcnwwwplcworldcn微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔微处理器的集成度每隔个月就会翻一番个月就会翻一番个月就会翻一番个月就会翻一番芯片的芯片的芯片的芯片的个月就会翻一番个月就会翻一番个月就会翻一番个月就会翻一番芯片的芯片的芯片的芯片的性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍性能也随之提高一倍摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律GordonEMooreGordonEMoore::::::::IntelIntel准和特的准和特的准和特的准和特的准和特的准和特的准和特的准和特的功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空功长始仍仍仍空wwwplcworldcn度度度度~操~操~操~操度度度度~操~操~操~操度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每::宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍供护速供护速供护速供护速供护速供护速供护速供护速供供供供::::集护度组仍集护度组仍集护度组仍集护度组仍供供供供::::集护度组仍集护度组仍集护度组仍集护度组仍~操~操~操~操~操~操~操~操晶供管晶供管晶供管晶供管晶供管晶供管晶供管晶供管特特特特::::特特特特::::微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍~操~操~操~操~操~操~操~操MHzMHz、、、、、、、、•供微始组理耗器供微始组理耗器供微始组理耗器供微始组理耗器::::展界型空集A仍展界型空集A仍展界型空集A仍展界型空集A仍仍原宾芯仍原宾芯仍原宾芯仍原宾芯,推腾供度系界美始原美推晶推腾供度系界美始原美推晶推腾供度系界美始原美推晶推腾供度系界美始原美推晶构推腾供度构推腾供度构推腾供度构推腾供度•度度度度::::Intel::::晶仍速界仍管仍空特原特微始组理耗器晶仍速界仍管仍空特原特微始组理耗器晶仍速界仍管仍空特原特微始组理耗器晶仍速界仍管仍空特原特微始组理耗器微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展Intelwwwplcworldcn度度度度~操~操~操~操度度度度~操~操~操~操度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每度晶微始组理耗器和、展的晶推构集每::宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍宾长仍供护速供护速供护速供护速供护速供护速供护速供护速供供供供::::集护度组仍集护度组仍集护度组仍集护度组仍供供供供::::集护度组仍集护度组仍集护度组仍集护度组仍~操~操~操~操~操~操~操~操晶供晶供晶供晶供晶供晶供晶供晶供管管管管管管管管特特特特::::微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍特特特特::::微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍微始组理耗器的仍频仍~操~操~操~操~操~操~操~操MHzMHz、、、、、、、、•度度度度::::Intel::::晶仍速界仍管仍空特晶仍速界仍管仍空特晶仍速界仍管仍空特晶仍速界仍管仍空特供微始组理耗供微始组理耗供微始组理耗供微始组理耗器器器器、、、、•量界仍量界仍量界仍量界仍µµµµm界仍度微芯界仍度微芯界仍度微芯界仍度微芯::::集护度仍集护度仍集护度仍集护度仍仍晶仍晶仍晶仍晶供管供管供管供管::::度微供频率仍度微供频率仍度微供频率仍度微供频率仍KHz、、、、微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展Intelwwwplcworldcn•年年年年::::Intel采用了采用了采用了采用了µµµµm生产工艺生产工艺生产工艺生产工艺集成度为集成度为集成度为集成度为个晶体管个晶体管个晶体管个晶体管主频为主频为主频为主频为MHz。。。。•年年年年月月月月MITS公司推出了以公司推出了以公司推出了以公司推出了以为为为为CPU的世界上第的世界上第的世界上第的世界上第一台个人计算机一台个人计算机一台个人计算机一台个人计算机Altair。。。。•年年年年::::IntelIntel公司生产的最后一种公司生产的最后一种公司生产的最后一种公司生产的最后一种位通位通位通位通用微处理器用微处理器用微处理器用微处理器的工作频率提高到的工作频率提高到的工作频率提高到的工作频率提高到MHz指令系统指令系统指令系统指令系统的指令数上升到的指令数上升到的指令数上升到的指令数上升到条条条条。。。。微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展微型计算机的发展•度:Z:Zilog准和特:供构:供釐仍:wwwplcworldcn第一代第一代第一代第一代::::((((年年年年年年年年))))•年年年年采用了采用了采用了采用了µµµµm工艺工艺工艺工艺集成了集成了集成了集成了,个晶体管个晶体管个晶体管个晶体管工作频率工作频率工作频率工作频率为为为为MHz。。。。它的寄存器和数据总线均为它的寄存器和数据总线均为它的寄存器和数据总线均为它的寄存器和数据总线均为位位位位地地地地址总线为址总线为址总线为址总线为位位位位从而使寻址空间达从而使寻址空间达从而使寻址空间达从而使寻址空间达MB。。。。同时同时同时同时CPU的内部结构也有很大的改进的内部结构也有很大的改进的内部结构也有很大的改进的内部结构也有很大的改进采用了流水线结采用了流水线结采用了流水线结采用了流水线结构构构构并设置了并设置了并设置了并设置了字节的指令预取队列字节的指令预取队列字节的指令预取队列字节的指令预取队列IntelXIntelX系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展wwwplcworldcn•年年年年除了它的数据总线为除了它的数据总线为除了它的数据总线为除了它的数据总线为位以外位以外位以外位以外其余均与其余均与其余均与其余均与相同相同相同相同。。。。采用采用采用采用位数据总线是为了利用当时现有的位数据总线是为了利用当时现有的位数据总线是为了利用当时现有的位数据总线是为了利用当时现有的位位位位设备控制芯片设备控制芯片设备控制芯片设备控制芯片。。。。由于由于由于由于内部支持内部支持内部支持内部支持位运算位运算位运算位运算而与而与而与而与IO之间传输为之间传输为之间传输为之间传输为位位位位故故故故称为准称为准称为准称为准位微处理器位微处理器位微处理器位微处理器。。。。•年年年年月月月月IBM公司推出以公司推出以公司推出以公司推出以为为为为CPU的世界上第一的世界上第一的世界上第一的世界上第一台台台台位微型计算机位微型计算机位微型计算机位微型计算机IBMPersonalComputer即著即著即著即著名的名的名的名的IMBPC。。。。wwwplcworldcn管仍供管仍供管仍供管仍供::::管仍供管仍供管仍供管仍供::::::::::::度度度度度度度度度度度度::::度度度度::::••量界量界量界量界量界量界量界量界µµµµµµµµmm度微芯度微芯度微芯度微芯::::集护仍集护仍集护仍集护仍度微芯度微芯度微芯度微芯::::集护仍集护仍集护仍集护仍,,仍晶供管仍晶供管仍晶供管仍晶供管::::度微供频度微供频度微供频度微供频仍晶供管仍晶供管仍晶供管仍晶供管::::度微供频度微供频度微供频度微供频率仍率仍率仍率仍率仍率仍率仍率仍MHzMHz、、、、、、、、的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍的新推总组仍然仍供供供供::::供晶型供晶型供晶型供晶型供供供供::::供晶型供晶型供晶型供晶型型总组增功功型总组增功功型总组增功功型总组增功功型总组增功功型总组增功功型总组增功功型总组增功功供供供供::::供宾储器展界型空集A过功供宾储器展界型空集A过功供宾储器展界型空集A过功供宾储器展界型空集A过功供供供供::::供宾储器展界型空集A过功供宾储器展界型空集A过功供宾储器展界型空集A过功供宾储器展界型空集A过功MBMB、、、、、、、、••度度度度度度度度IBMIBM准和特推功理供微准和特推功理供微准和特推功理供微准和特推功理供微准和特推功理供微准和特推功理供微准和特推功理供微准和特推功理供微仍仍仍仍仍仍仍仍CPUCPU的微型计管构的微型计管构的微型计管构的微型计管构的微型计管构的微型计管构的微型计管构的微型计管构IBMPCATIBMPCAT::::::::度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构度功宾仍仍空仍新的微空新系界美始总组美~构::::速原展晶的度微仍钟样腾准美~构速原展晶的度微仍钟样腾准美~构速原展晶的度微仍钟样腾准美~构速原展晶的度微仍钟样腾准美~构::::::::速原展晶的度微仍钟样腾准美~构速原展晶的度微仍钟样腾准美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iumPro、、、、、、、、PentiumIIPentiumII、、、、、、、、PentiumIIIPentiumIII••量界量界量界量界量界量界量界量界��������������������������������µµµµµµµµPPPPPPPP����������������������������������������µµµµµµµµPPPPPPPP度微芯度微芯度微芯度微芯度微芯度微芯度微芯度微芯::::集护度集护度集护度集护度::::集护度集护度集护度集护度������������������������仍腾仍腾仍腾仍腾仍腾仍腾仍腾仍腾��������������������������������仍腾晶供仍腾晶供仍腾晶供仍腾晶供仍腾晶供仍腾晶供仍腾晶供仍腾晶供管管管管::::晶点钟频率晶点钟频率晶点钟频率晶点钟频率管管管管::::晶点钟频率晶点钟频率晶点钟频率晶点钟频率���������������������������������*�*�*�*�*�*�*�*::::::::量界仍组高功速美超宾量界仍组高功速美超宾量界仍组高功速美超宾量界仍组高功速美超宾::::量界仍组高功速美超宾量界仍组高功速美超宾量界仍组高功速美超宾量界仍组高功速美超宾::::��������组组组组组组组组超样腾量测没组美~构超样腾量测没组美~构超样腾量测没组美~构超样腾量测没组美~构::::仍空仍晶点仍空仍晶点仍空仍晶点仍空仍晶点超样腾量测没组美~构超样腾量测没组美~构超样腾量测没组美~构超样腾量测没组美~构::::仍空仍晶点仍空仍晶点仍空仍晶点仍空仍晶点钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装钟和构和概供微护装��������构推腾供度构推腾供度构推腾供度构推腾供度构推腾供度构推腾供度构推腾供度构推腾供度XX系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展wwwplcworldcn第代:P(今)PentiumIVPentiumIV(研发代号Willamette)(威廉斯塔得)••介于介于介于介于介于介于介于介于PP与与与与与与与与IAIA之间全新的之间全新的之间全新的之间全新的之间全新的之间全新的之间全新的之间全新的NetBurstNetBurst体系结构体系结构体系结构体系结构体系结构体系结构体系结构体系结构••采用采用采用采用采用采用采用采用µµµµµµµµmm工艺工艺工艺工艺时钟频率时钟频率时钟频率时钟频率工艺工艺工艺工艺时钟频率时钟频率时钟频率时钟频率GHz~GHzGHz~GHz••段的超级流水线段的超级流水线段的超级流水线段的超级流水线、、、、高效的乱序执行功能高效的乱序执行功能高效的乱序执行功能高效的乱序执行功能、、、、段的超级流水线段的超级流水线段的超级流水线段的超级流水线、、、、高效的乱序执行功能高效的乱序执行功能高效的乱序执行功能高效的乱序执行功能、、、、倍速倍速倍速倍速倍速倍速倍速倍速的的的的的的的的ALUALU、、、、、、、、新型的片上缓存新型的片上缓存新型的片上缓存新型的片上缓存、、、、新型的片上缓存新型的片上缓存新型的片上缓存新型的片上缓存、、、、SSESSE指令扩展集和指令扩展集和指令扩展集和指令扩展集和指令扩展集和指令扩展集和指令扩展集和指令扩展集和MHzMHz的前端总线的前端总线的前端总线的前端总线的前端总线的前端总线的前端总线的前端总线XX系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展wwwplcworldcn管仍系供管仍系供管仍系供管仍系供::::管仍系供管仍系供管仍系供管仍系供::::供始组理耗器供始组理耗器供始组理耗器供始组理耗器供始组理耗器供始组理耗器供始组理耗器供始组理耗器P(IAP(IA供系界美~构供系界美~构供系界美~构供系界美~构供系界美~构供系界美~构供系界美~构供系界美~构))••ItaniumItanium((((((((研发代号研发代号研发代号研发代号研发代号研发代号研发代号研发代号:Merced:Merced))))))))年年年年年年年年月发布月发布月发布月发布月发布月发布月发布月发布采用采用采用采用采用采用采用采用微米工艺制造微米工艺制造微米工艺制造微米工艺制造工作频率为工作频率为工作频率为工作频率为微米工艺制造微米工艺制造微米工艺制造微米工艺制造工作频率为工作频率为工作频率为工作频率为MHzMHzMHzMHzItaniumItanium处理器的内部处理器的内部处理器的内部处理器的内部处理器的内部处理器的内部处理器的内部处理器的内部外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是外部数据总线及地址总线都是位位位位位位位位XX系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展wwwplcworldcnXX系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结系列微型计算机的发展小结供宾长型和然度微芯集护度(仍腾仍)仍频速度(MIPS)<PPG>芯特芯特芯特芯特晶点集A晶点集A晶点集A晶点集A晶点钟晶点钟晶点钟晶点钟'����'����'����'����供供供供����$�������$�������$�������$���展界型空集A展界型空集A展界型空集A展界型空集A仍新仍新仍新仍新����每特每特每特每特������������护构始腾测护护构始腾测护护构始腾测护护构始腾测护����������������������������������������度度度度������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍仍仍仍微过准宾模高微微过准宾模高微微过准宾模高微微过准宾模高微����������������������������������������度度度度��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍仍仍仍管仍空界仍管仍空界仍管仍空界仍管仍空界仍��������������������������������������������度度度度������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍腾仍仍腾仍仍腾仍仍腾仍微过准储型护模高微微过准储型护模高微微过准储型护模高微微过准储型护模高微�����'��������'��������'��������'���度度度度����������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍腾仍仍腾仍仍腾仍仍腾仍始钟供界功始钟供界功始钟供界功始钟供界功����������������模高微模高微模高微模高微��������������������������������度度度度��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍腾仍仍腾仍仍腾仍仍腾仍����������������������������������������度度度度��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍腾仍仍腾仍仍腾仍仍腾仍准和原始组理耗器和准和原始组理耗器和准和原始组理耗器和准和原始组理耗器和����美超宾美超宾美超宾美超宾始腾始腾始腾始腾��������度度度度��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������仍腾仍仍腾仍仍腾仍仍腾仍功耗新频测功耗新频测功耗新频测功耗新频测��������美超宾测没组和美超宾测没组和美超宾测没组和美超宾测没组和超超超超样腾量美~构样腾量美~构样腾量美~构样腾量美~构高功腾相高功腾相高功腾相高功腾相��������度度度度���������������������������������������������������������������������������������������������

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