Chapter 1A_背景资料

单片微机原理与接口技术背景资料中国矿业大学.机电工程学院张有忠2010年8月V3.1计算机发展史早期-A1666年，在英国SamuelMorland发明了一部可以计算加法及减法的机械计数机1673年,GottfriedLeibniz制造了一部踏式(stepped)圆柱形转轮的计数机，叫“SteppedReckoner”，这部计算机可以把重复的数字相乘，并自动地加入加数器里1694年,德国数学家，GottfriedLeibniz，把巴斯卡的Pascalene改良，制造了一部可以计算乘数的机器，采用齿轮及刻度盘操作早期-B1773年,Philipp-Matthaus制造及卖出了少量精确至12位的计算机器1775年,ThethirdEarlofStanhope发明了一部与Leibniz相似的乘法计算器1786年,J.H.Mueller设计了一部差分机，可惜没有拨款去制造1801年,Joseph-MarieJacquard的织布机采用连接按序的打孔卡控制编织的样式1854~1890年-A1854年,GeorgeBoole出版“AnInvestigationoftheLawsofThought”，讲述符号及逻辑运算，它后来成为计算机科学的基本理论基础1858年,一条电报线第一次跨越大西洋，并且提供了几日的服务1861年,一条跨越大陆的电报线把大西洋和太平洋沿岸连接起来1876年,AlexanderGrahamBell发明了并取得专利权1854~1890年-B1876至1878年,BaronKelvin制造了一部泛音分析机及潮汐预测机1882年,WilliamS.Burroughs辞去在银行文员的工作，并专注于加数器的发明1889年,HermanHollerith的电动制表机在比赛中有出色的表现，并被用于1890中的人口调查。HermanHollerith采用了Jacquard织布机的概念用来计算，他用卡片贮存资料,然后注入机器内进行计算得出结果。这机器使本来需要十年时间才能得到的人口普查结果，在短短六星期内完成1890~20世纪早期-A1893年,第一部四功能计算器被发明1895年,GuglielmoMarconi传送广播讯号1896年,Hollerith成立制表机器公司(TabulatingMachineCompany)1901年,打孔机出现，之后的半个世纪只有很少的改变1904年,JohnA.Fleming取得真空二极管的专利权，为无线电通讯建立基础1906年,LeedeForedt加了一个第三活门在Fleming的二极管，创制了三电极真空管(电子三极管)1890~20世纪早期-B1907年,唱片音乐协会在纽约组成第一间正式的电台1908年,英国科学家CampbellSwinton描述了电子扫描方法及预示用阴极射线管制造电视机1911年,Hollerith的制表机公司与其它两间公司合并，组成ComputerTabulatingRecordingCompany(C-T-R)，制表及录制公司。在1924年，更名为InternationalBusinessMachineCorporation(IBM) 1911年,荷兰物理学家KamerlinghOnnes在LeidenUniversity发现超导现象20世纪中期-A1931年,VanneverBush发明了一部可以解决差分程序的计数机，这部机器可以解决一些令数学家、科学家头痛的复杂差分程序1935年,IBM(InternationalBusinessMachineCorporation)引入“IBM601”，它是一部有算术部件及可在1秒钟内计算乘数的穿孔卡机器。它对科学及商业的计算起了很大的作用。该机器总共制造了1500部20世纪中期-B1937年,AlanTuring设想出了一个"通用机器(UniversalMachine)”的概念，可以执行任何的算法，形成了一个"可计算(computability)”的基本概念。Turing的概念比其它同类型的发明为好，因为他用了符号处理(symbolprocessing)的概念1939年11月,JohnVincentAtannsoff与JohnBerry制造了一部16位加数器。它是第一部用真空管计算的机器1939年,Zuse与Schreyer开始制造了“V2”﹝后来叫Z2﹞，这机器沿用Z1的机械存贮器，加上一个用继电器逻辑(RelayLogic)的新算术部件。但当Zuse完成草稿后，该 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 被中断一年20世纪中期-C1940年1月,在BellLabs,SamuelWilliams及Stibitz完成了一部可以计算复杂数字的机器，叫“复杂数字计数机(ComplexNumberCalculator)”，后来改称为“继电器计数机型号I(ModelIRelayCalculator)”。它用交换部份做逻辑部件：145个继电器，10个横杠开关。数字用“Plus3BCD”代表。在同年9月，电传打字etype安装在一个数学会议里，由NewHampshire连接去NewYorkCity1940年,Zuse终于完成Z2，它比运作得更好，但不是太可靠20世纪中期-D1941年夏季，Atanasoff及Berry完成了一部专为解决联立线性方程系统(systemofsimultaneouslinearequations)的计算器，后来叫做"ABC(Atanasoff-BerryComputer)”，它有60个50位的存贮器，以电容器(capacitories)的形式安装在2个旋转的鼓上，时钟速度是60Hz1941年2月,Zuse完成“V3”(后来叫Z3)，是第一部操作中可编写程序的计数机。它采用浮点操作，有7个位的指数，14位的尾数，以及一个正负号。存贮器可以贮存64个字，所以需要1400个继电器。它有多于1200个的算术及控制部件，而程序编写、输入、输出的与Z1相同1943年1月HowardH.Aiken完成“ASCCMarkI”(自动按序控制计算器MarkI，AutomaticSequence--ControlledCalculatorMarkI)，亦称“HawardMarkI”。这部机器51英尺长、重5顿，由750,000部件组合而成。它有72个累加器，每一个有自己的算术部件，及23位数的寄存器20世纪中期-E1943年12月,TommyFlowers与他的队伍，完成第一部“Colossus”，它有2400个真空管用作逻辑部件，5个纸带圈读取器(reader)，每个可以每秒工作5000字符1943年,由JohnBrainered领导，ENIAC开始研究。而JohnMauchly及J.PresperEckert负责这计划的执行　1946v第一台电子数字积分计算机(ENIAC)在美国建造完成1947年,美国计算器协会(ACM)成立1947年,英国完成了第一个存储真空管20世纪中期-F1948贝尔公司研制成半导体1949年,英国建造完成"延迟存储电子自动计算器"(EDSAC)1950年,"自动化"一词第一次用于汽车工业1951年,美国麻省理工学院制成磁心1952年,第一台"储存程序计算器"诞生1952年,第一台大型计算机系统IBM701宣布建造完成1952年,第一台符号语言翻译机发明成功20世纪中期-G1954年,第一台半导体计算机由贝尔公司研制成功1954年,第一台通用数据处理机IBM650诞生1955年,第一台利用磁心的大型计算机IBM705建造完成1956年,IBM公司推出科学704计算机1957年,程序设计语言FORTRAN问世1959年,第一台小型科学计算器IBM620研制成功1960年,数据处理系统IBM1401研制成功1961年,程序设计语言COBOL问世20世纪中期-H1961年,第一台分系统计算机由麻省理工学院设计完成1963年,BASIC语言问世1964年,第三代计算机IBM360系列制成1965年,美国数字设备公司推出第一台小型机PDP-81969年,IBM公司研制成功90列卡片机和System-3计算机系统1970年,IBM系统1370计算机系列制成1971年,伊利诺大学设计完成伊利阿克IV巨型计算机20世纪中期-I1971年,第一台微处理机4004由英特尔公司研制成功1972年,微处理机基片开始大量生产销售1973年,第一片软磁盘由IBM公司研制成功1975年,ATARI--8800微电脑问世1977年,柯莫道尔公司宣称全组合微电脑PET--2001研制成功1977年,TRS--80微电脑诞生1977年,苹果--II型微电脑诞生1978年,超大规模集成电路开始应用1978年,磁泡存储器第二次用于商用计算机1979年,夏普公司宣布制成第一台手提式微电脑20世纪晚期~现在1979年，motorola生产M6801型号的8位单片机1980年，Intel生产MCS-51型号的8位单片机1982年,微电脑开始普及，大量进入学校和家庭1984年,日本计算机产业着手研制"第五代计算机"---具有人工智能的计算机单片机的发展与应用A单片机的历史第一代：七十年代后期，4位逻辑控制器件发展到8位。使用NMOS工艺（速度低，功耗大、集成度低）。代表产品：MC6800、Intel8048。第二代：八十年代初，采用CMOS工艺，并逐渐被高速低功耗的HMOS工艺代替。代表产品：MC146805、Intel8051。B第三代：近十年来，MCU的发展出现了许多新特点：（1）在技术上，由可扩展总线型向纯单片型发展，即只能工作在单片方式。（2）MCU的扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线。（3）将多个CPU集成到一个MCU中。（4）在降低功耗，提高可靠性方面，MCU工作电压已降至0.9V甚至更低。第四代：FLASH的使用使MCU技术进入了第四代。C单片机的发展趋势MCU的发展是为了满足不断增长的自动化测量、控制的要求。具体体现在:传感器接口各种工业对象的电气接口功率驱动接口人机对话接口通讯网络接口D接口性能的发展体现在:高速I/O能力中断处理能力A/D、D/A的速度和精度位操作能力功率驱动能力程序运行监控能力信号实时处理能力等总之,MCU将向高性能、高可靠性、低电压、低功耗、低噪音、低成本的方向发展微处理器、微机、单片机微计算机技术的两大分支－MPU与MCU微处理器MPU(MicroProcessorUnit)又称为中央处理单元CPU(CentralProcessingUnit),是由ALU(ArithmeticLogicUnit)、CU(ControlUnit)和寄存器R(Registers)等组成，是计算机的核心部件微型计算机(MicroComputer)在CPU基础上加上程序存贮器(ROM，只读存储器)、数据存贮器(RAM，随机访问存储器)、输入/输出(I/O)接口和系统总线、输入输出设备即可构成微型计算机微控制器MCU(MicroControllerUnit)又称嵌入式控制器(EmbeddedController)，俗称单片机(SingleChipComputer)，它是将组成微型计算机所必须的部件(CPU、RAM、ROM、I/O、定时/计数器、串行口等)集成在一个芯片上构成