• 1.3.1 微型计算机常用的术语• 1. 位（ bit ）• 2. 字节（ byte ）• 3. 字（ word ）

1.3 微型计算机的结构和工作原理

1.3.2 微型计算机的硬件结构

微处理器CPU

存 储 器 RAM

接口电路

时钟

外存 I/O 设备

接口电路

存 储 器 ROM

数据总线（双向）

地址总线（单向）

控制总线

各组成模块及其功能： 1．中央处理单元 中央处理单元 CPU （ Control Processing Unit ）是微型计

算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。

2．主存储器 主存储器是微型计算机中存储程序、原始数据、中间结

果和最终结果等各种信息的部件。 按其功能和性能，可以分为： 随机存储器 RAM （ Random Access Memory ） 只读存储器 ROM （ Read Only Memory ）

`

`

`

`

`

存储单元

存储单元

存储单元

存储单元

地址译码器

数据总线

00……00

00……01

11……11

读写控制器读/写命令

地址总线

存储器的单元地址

3．系统总线 系统总线是 CPU 与其他部件之间传送数据、地址和控制

信息的公共通道。根据传送内容可分成以下 3 种：数据总线 DB （ Data Bus ）：用于 CPU 与主存储器、 C

PU 与 I/O 接口之间传送数据。地址总线 AB （ Address Bus ）：用于 CPU 访问主存储

器和外部设备时，传送相关的地址。控制总线 CB （ Control Bus ）：用于传送 CPU 对主存

储器和外部设备的控制信号。4．输入输出接口电路 输入 / 输出接口电路也称为 I/O （ Input /Output ）电路，

即通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机外部设备交换信息的桥梁。

71 年 10 月， Intel 4004 （ 4 位微处理器）

72 年 3 月， Intel 8008。集成度 2000 个管／片， PMOS 工艺，10μm 光刻技术。

微处理器发展简况

第一代， 1971 年开始。 4 位和低档 8 位微处理器的时期，其典型产品有：

74 年 3 月 Motorola ： MC6800 ； MC6502

75 、 76 年 Zilog ： Z80 ；

第二代， 1973 年开始。 8 位微处理器时期，典型产品有：

73 年， Intel ： Intel 8080

第二代， 1973 年开始。 8 位微处理器时期，典型产品有：

Intel 8085 集成度为 5400 管子／片， 6μm 光刻技术。

第三代， 1978 年开始。 16 位微处理器时期，其典型产品有：

78 年． Intel 8086

首个 16 位机、 20 位地址线、 1M 地址空间。

随后推出 Intel 8088 ，准 16 位机，便于和 8 位的外部设备兼容

第三代， 1978 年开始。 16 位微处理器时期，其典型产品有：

79 年， Zilog ： Z8000

Motorola ： MC68000

Intel 80286

集成度为 68000 管子／片， 3μm 光刻技术。

• 数学协处理器 80287

80287

80386

第四代， 1981 年开始， 32 位微处理器时期，其典型产品有：

83 年 Zilog: Z80000

84 年 Motorola: MC68020

85 年 Intel: Intel 80386 ，集成度 27.5 万管子／片， 1.2μm光刻技术。80386 后出现了许多高性能的 32位微处理器。

• 数学协处理器 8038780387

89 年 Intel 公司 Intel80486 ， 89 年 Motorola 公司 MC68030 ， MC68040

集成度都已超过 100 万管子／片， 主振频率达 25 － 120MHz。 80486 以上 CPU 将协处理器集成到 CPU 中

93 年 Intel Pentium

集成度都已超过 100 万管子／片，主振频率达 200MHz 。

PC 机的主流芯片 Intel 80X86 系列95 年， Pentium Pro （高能奔腾）集成度达 550 万／片，同片 L2

Cache256KB 。 97 年， Pentium MMX （多能奔腾、简称 MMX ）。

97 年 5 月， Pentium II （ PII ） MMX 指令集的 Pentium Pro ，Slot1 接口。片上同频 32K LI Cache ，板上 1/2 主频 512K L2 Cache ，兼容 MMX ，外频 100M 。99 年 3 月， Pentium III ，片上同频 32K LI Cache 和 512K L2 Cache ，兼容 MMX ，新增 70 条指令 SSE （ Streaming SIMD Extensions ），其外频为 100M ，并向 133MHz 外频发展。

Old Celeron

Celeron

2001 年， Pentium IV （奔腾 IV ， P4 ）主时钟达 2000MHz

2002 年， P4 主时钟已达 2800MHz 。2003 年， 3.06GHz 的 P4 ，采用了超线程（ HT ）技术，在一颗物理核心中整合了两颗逻辑核心，大大提高处理器的效率 。在高负载的多任务应用中能显出其效能。不久将推出 64 位机，进入一个新的微处理机的发展时代。

首款支持超线程处理器：首款支持超线程处理器： Pentium 4 3.06GHzPentium 4 3.06GHz

64 位机，进入一个新的微处理机的发展时代。

Itanium(Itanium( 安腾安腾 ))

IntelIntel 的第一款的第一款 6464 位处理器位处理器

0.090.09 微米光刻工艺，三级缓存，微米光刻工艺，三级缓存，其中一级缓存与二级缓存都是装其中一级缓存与二级缓存都是装载于核心内部，容量分别为载于核心内部，容量分别为 32K32K

BB 与与 96KB96KB 。三级缓存容量达到。三级缓存容量达到了了 2MB2MB 或或 4MB4MB 。 。

64 位机，进入一个新的微处理机的发展时代。

Hammer 3400+ Hammer 3400+

AMDAMD 第一款第一款 6464 位处理器位处理器

0.130.13 微米或微米或 9090 纳米光刻工纳米光刻工艺艺

工作频率为工作频率为 2.2GHZ2.2GHZ ，集，集成成 1MB L2 CACHE1MB L2 CACHE ，， SocSoc

ket754ket754 封装封装

主频 ： CPU 内部时钟频率，运算时的工作频率。

外频 ：系统总线的工作频率，具体是指 CPU 与芯片组之间的总线速度。

倍频 ： CPU 主频的计算方式为：主频 = 外频 × 倍频。

•技术俗语：

缓存（ Cache ） ：存储 CPU 经常使用的数据、指令的高速存贮器。可分一级缓存和二级缓存。

一级缓存（ L1 ）：集成在 CPU 内部， CPU 处理数据过程中数据和指令的暂时保存，与 CPU 同频。 486 的 8K 到当今的 32K

二级缓存（ L2 ）：集成在 CPU 内部或在 CPU 外部放置一高速存储器。分同频和不同频。 CPU 读取数据时，先 L1 再 L2 ，然后内存，最后是外存储器。

•技术俗语

光刻精度：微米（ μm ），精度越高，连接线也越细，集成度越高，功耗越小。现已达 0.13 μm 。

MMX ：（ MultiMedia Extensions ，多媒体扩展指令）第一代 SIMD 指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度。

SSE ： (Streaming SIMD Extensions ，单一指令多数据流扩展 ) 第二代 SIMD 指令集，有 70 条指令。

•几个技术俗语：