第一章 微处理器系统结构概述PPT课件

用二进制取代十进制 程序存储思想
数字计算机之父
“世界上最小电脑”E-ball
京-Kcomputer 88128颗/ 705024核心 Rmax:10.51PFlops
“天河一号A” 2010/10 Intel Xeon X5670 186368核心224TB/M Rmax:2.566PFlops
800
600
450
400
200 05
16
33
133 200 266 80
1978 1982 1985 1989 1993 1995 1997 1999 2000 年
wk.baidu.com
1981年
1981年8月2日全 球第一台个人电脑 --IBM PC 5150
MS-DOS 1.0
1995年8月24日 Windows 95
0
1973 1978 1982 1985 1989 1993
550 700 1995 1997
1999 2000 年
摩尔定律 晶体管数目每两年增加一倍
2012/04/22 Core i7-3220 3.5-3.9GHz GLA1155 22nm 8MB L3
Q4'12 i7-3970X 15 MB Cache 32 nm LGA 2011接口
第 1971年
一 代
1972年
第 1974年
二
代 1976年
第 1978年 三 代 1982年 第 1985年 10月 四 代 1989年4月
1993.3.22
Intel 4004 Intel 8008 Intel 8080 MC6800
Z80 Intel 8086 Intel 80286
80386 80486 Pentium
Zephyr BioModule 健身服
Tacit Project手套
指套探测器
可穿戴计算机核心技术
System on Chip体系结构设计技术 微小计算机多端口、高性能I/O 设计技术 无线自组网络技术 移 动数据库技术 人机交互技术 基于蓝牙的无线连接技术
物联网：从“智能微尘”到“智慧地球” http://
1995.11.8
第 1997年 五 1999.2.26 代 1999.2.24
Pentium pro
Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ AMD-K6-Ⅲ
2000.11.24 更新
Pentium 4 ……
4位 8位 8位 8位 8位 16位
16位
32位
32位 32位 32位 32位 32位 32位 32位
天河二号超级计算机 系统(国防科大)
33.86PFLOPS 内存总容量1,375TiB 英特尔Xeon E5-2692， 英特尔Xeon Phi 可运行212万内核， 720m2 17.6MW
2013/6月17日 TOP500公布全球超级计算机排名
天河二号（中） 33.86
Titan（美） 17.59
1.1 计算机发展
ENIAC （Electronic Numerical Integrator and Calculator） 1946.2.14 Mauchly）、爱克特（Eckert） 18800个电子管 占地1500平方英尺，重达30吨 每秒5000次
1949年5月6日， EDSAC 第一台存储程序的“冯·诺依曼机器”
2300 3500 6000 6800 10000 29000 13.4万
27.5万 120万 310万 550万 700万 2800万 2130万 4200万
108KHz 每秒6万次
基本指令周期为20～50μs
2MHz
2.5MHz 5MHz／基本指令周期0.5 μs
基本指令周期0.2 μs 16-33MHz／3-4 MIPS 33-120MHz /41-54 MIPS 75-133M Hz 0.6 μm
后PC时代的网路通讯的两大特色为「无限」与「无 线」。「无限」指得是上网的工具与应用将无所限制， 「无线」代表的是人们将慢慢远离有线传输。
可穿戴设备
iWatch
Google Glass
索尼头戴式个人3D影院
可穿戴设备
“No Place Like Home” 卫星导航鞋
Epidermal electronics
物联网——物物相连的互联网
物联网技术
SoC介绍 单一芯片上实现信号 采集、转换、存储、处 理和I/O等功能，从而实 现一个系统的功能
优点 低功耗、体积小、 高速度、省成本
特点 实现复杂系统功能的软硬件统一的超大规模集成电路 设计中大量复用第三方IP核 超深亚微米/纳米级工艺技术支撑
片上系统,意指它是一个产品，是一个有专用目标的集 成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。 同时它又是一种技术，用以实现从确定系统功能开始， 到软/硬件划分，并完成设计的整个过程。
Sequoia（美） 16.324
京-Kcomputer（日） 10.51
Mira（美）
10
2012/11 2012/6 2011/11 2011/6
现代微型计算机发展历史上的三架马车
1971 年，英特尔推 出了全球第一枚微 处理器 INTEL 4004
MHz
1600
1400
1400
1200
1000
200MHz/400 MIPS 266MHz/400 MIPS
450MHz 450MHz 0.25 μm 1.4GHz 0.18 μm
摩尔定律 CPU性能每18个月增加一倍
万晶体管
4500 4000
4200
3500
3000 2500
2800
2000
1500
1000
500
0.49 2.9
310 13.4 27.5 120
带制冷机的微电脑
2018 10nm Skymont 2016 14nm Skylake
2015 14nm Rockwell 2014 22nm Haswell 2012 32nm Westmere→Sandy Bridge
Intel 2012~2018 六年计划
对中国PC发展颇有影响的三台微计算机
北京工业大学TP801单板机 1980 Z80 (Zilog) AppleII微型计算机 1977 M6502(Motorola) IBM PC/XT微型计算机 1981 Intel8088(Intel)
1.2 后PC时代Post-Personal Computer
将计算机、通信和消费产品的技术结合起来，以3C 产品的形式；通过Internet进入家庭。以网路应用为 主，各种电子设备也将具备上网功能。