CPU的结构和原理.doc

教学目标:
了解第1~4代计算机的特点、划分标志及新一代计算机的目标
了解计算机的三种应用模式
了解计算机信息处理的特点
了解计算机对人类社会发展的作用
掌握计算机系统的组成
掌握计算机硬件的逻辑结构及主要部件的功能
了解并行处理与多处理器系统
熟悉计算机的分类
熟悉PC机的特点与分类
了解微处理器和微控制器的概念
了解Pentium微处理器的发展
了解计算机主要性能指标掌握计算机的基本工作原理
掌握CPU的任务及主要组成部件的作用
熟悉高速缓冲存储器的作用与简单原理
熟悉影响CPU速度的主要因素与CPU速度的度量单位
掌握指令的含义、格式及各组成部分的作用
熟悉指令的执行过程
了解指令系统的含义及指令系统的兼容性
教学重点:计算机的组成、微处理器和PC机、CPU的结构与原理
第2章计算机的组成原理
计算机的组成与分类
计算机的发展与作用
1、计算机的发展
(1)计算机的发展阶段
计算机从本世纪四十年代诞生至今,已经有了五十多年的历史。第一台电子计算机ENIAC于1946年诞生于美国,它是一台重达30吨,由1500个电子继电器,17000个电子管组成的,我们可以这样描述它:“它是一只三十吨重,需要消耗大量能源,身躯庞大,行动笨拙,头脑简单的恐龙。”是什么促进其“进化”为当代的计算机呢?
计算机硬件主要是由电子元器件组成的。如,集成电路等。而电子元器件的发展和半导体技术是分不开的。所以,半导体技术领域的革命直接促成了计算机的进化。
因此,按照计算机主机所使用的元器件将计算机划分为四代:( 第1~4代计算机的对比)
(2)计算机应用模式的发展
从1946年第一台计算机出现到现在,计算机的应用模式随着计算机的发展也在不断地变化着。
20世纪50年代-70年代:集中计算模式
20世纪80年代:分散计算模式
20世纪90年代:网络计算模式
(3)计算机的发展趋势
未来计算机的发展趋势是:微型化、巨型化、网络化、智能化。
一个方向是向“微”的方向。主要表现在计算机的体积越来越小,功耗越来越小,污染越来越小。
一个方向是向"高"的方向。性能越来越高,速度越来越快,主要表现在计算机的主频越来越高。像前几年我们使用的都是286、386、主频只有几十兆。到现在已出现的奔腾4微处理器,主频达到3GHz以上。而且计算机向高的方面发展不仅是芯片频率的提高,而且是计算机整体性能的提高。一个计算机中可能不只用一个处理器,而是用几百个几千个处理器,这就是所谓并行处理。目前世界上性能最高的通用计算机已采用上万台计算机并行
。如:IBM公司于2004年研制出的一台用于帮助科学家模拟蛋白质折叠(protein folding)以便研发新药的专用计算机,称做兰色基因(Blue Gene)计算机,一块芯片中就包括32个处理机,峰值速度达每秒一千万亿次。
一个方向就是向“广”度方向发展,计算机发展的趋势就是无处不在,以至于像“没有计算机一样”。近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域的渗透,即在广度上的发展开拓。有人预言未来计算机可能像纸张一样便宜,可以一次性使用,计算机将成为不被人注意的最常用的日用品。
一个方向是向"深"度方向发展,即向信息的智能化发展。电子计算机从诞生起就致