微处理器简史

1. 第一代微处理器（1971）：
   • 1971 Intel 4004 4位
   • 1972 Intel 8008 8位
2. 第二代微处理器（1974）
   • 1974 Intel 8080 8位
3. 第三代微处理器（1974）
   • 1978 Intel 8086 16位
4. 第四代微处理器（1983）
   • 1985 Intel 80386
5. 第五代微处理器（1993）
   • 1993 Intel Pentium

冯·诺依曼架构

工作原理：存储程序+程序控制

1. 以 二进制 表示数据和指令
2. 先将程序存入存储器，再有控制器自动读取并执行

组成部分：

1. 运算器 （Arithmetic Logic Unit, ALU）
2. 控制器
3. 存储器
4. 输入设备
5. 输出设备

其中，运算器、控制器合称微处理器MPU 或 CPU；输入输出设备合成 I/O设备。其运行过程为：控制器发出命令，通过存储区取指令，然后由 ALU执行指令，执行一定的 I/O操作。

由于各个部分不可能建立一一连接，所以需要一个公交车（Bus）来连接，也就是总线（Bus），按功能分成：

1. 数据总线（Data Bus）：用于在MPU和存储器、IO设备之间传递数据信息，为双向总线；
2. 地址总线（Address Bus）：用于传送 MPU 发出的地址信息，是单向总线。MPU 向存储器和IO设备传送地址信息，然后通过数据总线进行信息交换。
3. 控制总线（Control Bus）：用来传送控制信号、时序信号和状态信号。总体上看是双向的。

微处理器MPU

组成：

1. 运算器
2. 寄存器
3. 控制器
4. 内部总线

存储器

金字塔结构，这一节请查看操作系统原理。

总线

总线标准：

1. 物理特性
2. 功能特性
3. 电气特性
4. 时间特性

总线分类：

1. 内部总线
2. 元件级总线
3. 系统总线
4. 外部总线

课外知识：北桥：用于连接快的设备；南桥，哦那个与连接慢的设备。

性能指标

1. 主频：时钟频率
2. 字长：微机能直接处理的二进制数的位数
3. 内存容量：以字节来衡量
4. 存取周期：完成一次读写所需时间
5. 运算速度：有三种不同的计算方法：
   1. MIPS：每秒能执行几万条指令（常用）
   2. 最短指令法：以执行时间最短的指令为标准来计算
   3. 直接及算法：根据主频和指令的执行所需的时钟周期直接计算指令执行时间
6. 内核数目：封装在一个处理器内的处理器内核数目
7. 高速缓存 Cache：让数据存取的速度适应处理速度

几项先进技术

1. 流水线技术

   将每条指令分解为多步，使不同指令的各布重叠操作，实现几条指令的并行操作，加快执行速度。比如8086的流水线只有两级，取指和执行；

   

2. 高速缓冲存储器技术

   增设一级或两级高速小容量存储器，称为高速缓冲存储器（Cache），保存程序中经常用的指令，加快执行速度；

3. 虚拟存储器技术

   将外存的一部分看作为内存，加大内存容量，但读取时要先从外存调入内存，才能供CPU执行；

4. RISC技术（Reduced Instruction Set Computing）

   精简指令集计算技术，简化指令数目，简化芯片复杂程度，使指令执行速度更快。ARM 就是 RISC

补充

微处理器(CPU) = 算数逻辑部件+累加器+通用寄存器+计数器+时序逻辑部件+控制逻辑部件+内部总线

微型计算机 = 微处理器 + 存储器 + I/O接口电路 + 系统总线

微型计算机系统 = 微型计算机 + 外部I/O设备 + 系统软件