第1章 预备知识
本章是学习和掌握微型计算机原理与接口技术的基础,主要介绍了数制、二进制编码和运算、原码、反码和补码;计算机的基本结构;机器语言和汇编语言。
1.1 引言
微处理器(Micro Processor)和微型计算机(Micro Computer)自20世纪70年代初崛起以来,发展极为迅猛。微型计算机的应用已经渗透到技术、文化、教育领域和家庭、日常生活等各个领域。近40年来微型计算机的主要发展趋势是两大方面。
1.提高性能
微处理器芯片的集成度越来越高,几乎每两年翻一番,且性能提高一个数量级。拿Intel公司的产品来说,1971年的4004,集成度为2500爪/片;1976年的8085,集成度为9000个/片;1978年的8086,集成度为29000个,片;1985年的80386,集成度为26万个,片;1993年推出的Penfium,集成度高达310万管/片:2006年推出的酷睿2双核处理器更是包含了2.91亿个晶体管。
半导体存储器的集成度也越来越高,从早期的4MB内存到后来的8MB、16MB、32MB,现代微型机的内存容量已达到512MB、1GB,甚至是2GB以上。软磁盘的存储密度日益提高,Winchester硬盘(温盘)的研制成功,为微型机系统提供了一种价格低廉而存储容量很大的外存储设备,大大扩展了微型机系统的功能。各种微型机的操作系统,如Windows Unix(及各种变型)、Linux系统等,以及在各种操作系统支持下的大量**语言,像雨后春笋般涌现,从而大大丰富了微型计算机的系统软件。为各种微型计算机配制硬件配件、选件,特别是编制应用软件、出售软件包的公司也大量涌现。总之,微型计算机系统的性能已经远远超过了早年的小、中型机,甚至大型机的水平。
2.降低价格
微型机发展的另一个重要趋势是降低价格。一方面芯片的价格降低,另一方面制造出了各种价格低廉的微型机。如今普通微型机,每秒可执行数亿条指令,价格还不到早期微型机的千分之一。价格低廉,是微型机真正能够在各行各业应用、能深入到办公室,甚至深入到家庭、形成个人计算机(Personal Computer)的重要条件。
目前,各种微处理器芯片的年产量为数亿片,各种微型计算机的年产量和销售量为数千万台。微型计算机的普及应用方兴未艾,正以越来越高的势头飞速发展,微型计算机的普及应用,已经引起了各种科学技术领域的深刻变革,甚至引起了生活领域的变革。
随着大规模、超大规模集成电路的广泛应用,计算机在存储容量、运算速度和可靠性等方面都得到了很大提高。在科学技术日新月异的今天,各种新的器件不断出现,人们正试图用光电子元件、超导电子元件、生物电子元件等来代替传统的电子元件,制造出在某种程度上具有模仿人的学习、记忆、联想和推理等功能的新一代计算机系统。计算机正朝着巨型化、微型化、计算机网络化和智能化等方向更深入发展。
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