2013_ch1_第一章_绪论
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ch1操作系统引论
1.1. 2 操作系统的作用
OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口， 最终用户与硬件的接口：命令、图形界面。 程序员与硬件的接口：系统调用 OS作为计算机系统资源的管理者。 OS用作扩充机器：提供给用户一台覆盖了软件的， 使用方便的虚拟机。
第一章
操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.1.3 操作系统的层次模型 OS分为三个层次：
第一章 操作系统引论
1.4 操作系统的功能
1.4.1 存储器管理的功能 二 、内存保护 1、 内存保护的任务： 是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干 扰。 2、 内存保护的实现 设置两个界限寄存器，分别存放正在执行程序的上界和下 界，以便对程序进行越界检查。
第一章 操作系统引论
1.4 操作系统的功能
一个实际的OS可以同时具有批处理、分时和实时的特点，如Windows NT
第一章 操作系统引论
1.3 操作系统的特征和服务
1.3.1 OS的特征（指支持多任务的OS）
并发:两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 共享: 系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程
共同使用 虚拟: 通过某种技术把一个物理实体变成若干逻辑上 的对应物 异步性:程序的执行不连续，呈现间断性。
第一章 操作系统引论
1.4 操作系统的功能
1.4.1 存储器管理的功能 一、内存分配 2 、0S实现内存分配的两种方式：
静态分配方式 动态分配方式
第一章 操作系统引论 1.4 操作系统的功能
1.4.1 存储器管理的功能
一、内存分配 3、内存分配功能的实现 为了实现内存分配，需要以下的数据结构和功能。 ☻内存分配数据结构 ☻内存分配功能 ☻内存回收功能
第一章
OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口， 最终用户与硬件的接口：命令、图形界面。 程序员与硬件的接口：系统调用 OS作为计算机系统资源的管理者。 OS用作扩充机器：提供给用户一台覆盖了软件的， 使用方便的虚拟机。
第一章
操作系统引论
1.1 操作系统的目标和作用 1.1.3 操作系统的层次模型 OS分为三个层次：
第一章 操作系统引论
1.4 操作系统的功能
1.4.1 存储器管理的功能 二 、内存保护 1、 内存保护的任务： 是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干 扰。 2、 内存保护的实现 设置两个界限寄存器，分别存放正在执行程序的上界和下 界，以便对程序进行越界检查。
第一章 操作系统引论
1.4 操作系统的功能
一个实际的OS可以同时具有批处理、分时和实时的特点，如Windows NT
第一章 操作系统引论
1.3 操作系统的特征和服务
1.3.1 OS的特征（指支持多任务的OS）
并发:两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 共享: 系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程
共同使用 虚拟: 通过某种技术把一个物理实体变成若干逻辑上 的对应物 异步性:程序的执行不连续，呈现间断性。
第一章 操作系统引论
1.4 操作系统的功能
1.4.1 存储器管理的功能 一、内存分配 2 、0S实现内存分配的两种方式：
静态分配方式 动态分配方式
第一章 操作系统引论 1.4 操作系统的功能
1.4.1 存储器管理的功能
一、内存分配 3、内存分配功能的实现 为了实现内存分配，需要以下的数据结构和功能。 ☻内存分配数据结构 ☻内存分配功能 ☻内存回收功能
第一章
ch1_绪论80页
称结构可靠性指标
（4）概率极限状态设计表达式
将 Z Байду номын сангаас S
Z
2 R
2 S
改写为
R S
➢1989~ ：采用以概率论为基础的极限状态设计 法
1、总安全系数容许应力法
fy 实际应 安力 全 k 1 .4 系 ~ 1 .7数
k
缺点：安全系数凭工程经验确定的一定值，这样，
各种构件的可靠性将不能保证比较一致的水平。
2、三系数极限状态设计法（了解）
特点：明确提出了两种极限状态，采用三个系 数来考虑结构构件的安全储备问题，避免 单一安全系数的缺陷
1. 强度高，结构自重轻（轻质高强）★ 2. 制作简便，施工工期短★ 3. 塑性、韧性好★ 4. 材料均质，各向力学性能相同★ 5. 密闭性好 6. 耐腐蚀性差 7. 耐热不耐火★ 8. 低温下显脆性（低温冷脆）
1.2 钢结构的特点
1. 轻质高强 Q235钢 密度：7850kg/m3 强度：235N/mm2 C30混凝土 密度：2450kg/m3 强度：14.3N/mm2
– 安全性 – 适用性 – 耐久性
2）、结构作用 作用效应 结构构件抗力
➢ 结构作用：施加在结构上的各种荷载及引起外加变形或约
束变形的原因（如荷载、基础下沉、温度变化、焊接等）
➢ 作用：
• 永久作用 • 可变作用 • 偶然作用
➢ 作用效应（S）:结构作用引起结构或构件的内力（轴、
弯、剪）和变形（挠度、转角）。
s
k
k k1k2k3
缺点：各种载荷并不相同，各种构件承受荷载的
情 况也不一定相同，构件的几何尺寸变异并不完
全一致，采用统一的安全系数显然不可能获得相 同的安全度。
CH1绪论
导波光学（摘自李玉全编著的「光波导理论与技术」一书的部分章节）第一章绪论当今社会是信息社会，信息技术正在改变着人类社会。
在各种各样的信息技术中，光信息技术的地位越来越重要，作用也越来越突出。
在信息的产生、采集、显示、传输、存储以及处理的各个环节中，光技术都扮演着重要的角色。
20世纪60年代激光器的出现，导致了半导体电子学、导波光学、非线性光学等一系列新学科的涌现。
20世纪70年代，由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，导致了以光导纤维通信、光信息处理、光纤传感、光信息存储与显示等为代表的光信息科学技术的蓬勃发展，导波光学（包括集成光学和纤维光学两个分支）已成为光信息技术与科学的基础。
光通信是20世纪70年代以后发展起来的新的通信技术。
光通信被认为是通信发展史上一次革命性的进步，它对人类由工业化社会向信息化社会的进步，有着不可估量的推动作用，而光波导理论和光通信器件则是光通信技术的基础。
鉴于教学学时的限制，本教材仅对光波导的基本理论、以及它在光通信系统中的应用予以概括性的技术介绍。
在介绍具体的光波导理论及应用之前，我们首先简单介绍一下光通信的发展过程。
本教材论述了导波光学的主要理论基础和应用技术。
1.1 通信历史的回顾通信的发展历史总是与人类文明的发展历史紧密相关的。
可以认为，人类早期的长途通信手段____烽火台报警通信就是光通信。
烽火台通信是现代接力通信的雏形，每个烽火台就是一个通信中继站。
当边关有战事时，烽火台点起烽烟，一级接一级地往下传，很快即可将信息送达目的地。
当然这种光通信并非现代意义下的光通信，可以称它是目视光通信。
这种通信方式的优点是快速，主要缺点是能传输的信息量太小，烽火无法表达边关战事的具体情况。
到了中世纪这种烽火台通信又得到了改进，人们用不同颜色的烽烟组合来传递较为复杂的信息。
目视光通信在19世纪达到了它的顶峰。
18世纪末，法国人夏布（Chappe）发明了扬旗式通信机（又称旗语通信机）。
交通运输经济学Ch1 - 绪论
第一章交通运输与经济学1.1.a)出行需求是衍生需求–这意味着对它的使用者来说它是费用/负担交通运输最重要的特性可能就是对它的需求不是因交通运输本身产生的。
换句话说，对交通运输的需求是派生的，是人们为了完成其它活动而不得不使用交通运输所产生的。
只有合理的交通运输供给才能使社会中其他众多好处为人们顺利享用。
可以说，交通运输是改善个人福利并促进经济发展的重要手段。
人们通常是通过旅行到达目的地并在目的地获得他们渴望的好处。
由此可见，旅行不是目的、在目的地获得自己渴望的好处才是真正的目的。
因此，作为获得该好处不得不进行的出行本身应该尽可能的短。
在此过程中，出行或旅行本身对出行者来说是一种负担或获得所渴望好处的成本/费用。
当然也有一些坐在观光车上的游客和为了寻求刺激而在道路上飙车或乘坐私人飞机放松的出行者1，但这毕竟还是少数。
同样，货运用户认为运输是他们生产函数中的一项费用/成本。
因此，他们力图把它最小化。
运输需求的衍生特性在日常讨论中常常被遗忘，但它是一切运输经济理论、原则和实践的基础。
b)运输供给是特有的一来运输需求有特定特点；当然，这样的特点却不是独一无二的。
另外，供应层面的某些方面对于运输来说却是完全特有的。
更具体地说，设施的某部分是“可动”的；因此，其特性与固定设施（如轨道、机场等等）完全不同。
固定的那部分使用年限通常极长且替换费用很高。
在制造行业，尽管多数工厂有一个物理寿命（最多百年）；但在运输领域，今天依然还在使用几百年、甚至几千年前修建的道路、桥梁和港口等（如赵州桥、泉州港）。
进一步而言，几乎没有运输基础设施还有其他替代用途。
当然，某些之前的水路变成休闲区，但这只是例外（比如京杭大运河的某些河段）。
反过来，多数可动设施寿命相对较短，常常会因老化等物理原因而被替换，但固定设施往往是因技术落后而被更换。
运输的可动部分相对也很便宜，而且如果在某个市场上需求下降，它们可以在其它市场上找到应用。
例如，一辆公交车可以变换到不同路线上或者换一种服务形式——用技术的术语来讲就是：运营者很少有不能回收的成本。
CH1绪论
7
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 辐射式
1、被测物体
2、会聚透镜
3、光电二极管
8
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 反射式
1、光源
2、被测物
3、光电探测器
9
第1章 绪论
反射式 测转速
1、光源
2、转轴
3、小平面镜
4、光电探测器
轴转动一周，光电探测器4就获得一个由光源1发出 的反射光的脉冲，此脉冲数就反映了轴的转速。
I I0e
KCL
朗伯－比尔定律
K-吸收常数，是该物质在波长处的吸收系数
- 18 -
第1章 绪论
LOGO
3
1.光电检测系统实例 (1)红外防盗报警系统
第1章 绪论
(2)光电计数器
4
第1章 绪论
(3)锅炉水位的光电控制
5
第1章 绪论
(4)稳定光源发光强度的自控系统
6
第1章 绪论
2.光电检测系统组成 其基本组成部分可分为：光源、被检测对象及光信 号的形成、光信号的匹配处理、光电转换、电信号的放 大与处理、微机、控制系统和显示等部分。
10
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 遮挡式
1、光源
2、待检测物
3、光电探测器
11
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 透射式1－光源源自2－透镜 3－被测物 4－光电探测器
12
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 物理光学变换的结构形式 干涉式
人脑 微机
感觉器官
CH-1-绪论
测试技术的发展趋势
例：便携式测试分析仪
32 32
测试技术的发展趋势
正弦波形1
正弦波形2
Window 1
幅值1 0.001 频率1 73.92 40.0 60.0
20.0
80.0
幅值2 1.000 频率2 59.24
40.0 60.0
20.0
80.0
0.0 100.0
0.0
正弦波形1 +正弦波形2
6 6
测试技术的组成 信号是带有信息的某种物理量，如光信号、声信号、电 信号等。信息是客观世界中实物特征、状态、属性及其 发展变化的直接或间接的反映。 信号一般会随时间或空间变化，其变化反映了所携带的信 息的变化。
有用信号：测试者有用的信号。 干扰信号：对有用信号的接收造成损伤的信号。
7 7
电量：指物理学中的电学量。
9 9
测试技术的应用
1.4 测试技术的应用 （Applications）
人类社会生产、生活 、经济交往和科学研 究都与测试技术息息相关。在各个科学领域，特 别是控制、机械、电子、通信、气象、海洋、地 质、航天、生物等，测试技术也起着越来越主要 的作用。
10 10
测试技术的应用
1、机电工程中的应用
美国F. Chen and U. Mohideen于2002年首次提出了侧向Casimir力的概念， 并通过实验验证了运动平面之间侧向力的存在。
Casimir侧向力的测量示意图 F. Chen and U. 2002，PRL，V88（10） 褶皱表面的侧向位移与侧向力的关系图
24 24
测试技术的发展趋势
3 3
测试技术的内容和任务
• 机械工程测试技术的任务(5方面) ：
CH1绪论新2
（2）水对溶质产生明显的增塑作用 Ⅱ：水占据了仍然有效的第一层部位（氢键）
Ⅲ（高水分）：体相水被截留或自由的
水加入到含少量水的干物质 改变原有水分子（↑流动性，↓停留时间） 水加到完全或近乎完全的水合壳的材料中
对原有水分子无显著影响
*食品试样中最流动的水决定着它们的稳定 性
不同物质的MSI具有不同的形状。 S形是大多数食品的特征
§1-3 食品化学在食品科学中 的作用和地位
食品科学是一门次级学科 食品科学应用于食品加工和保藏
——食品工艺（技术） 食品科学的几个专门化：
食品化学 物理食品学 结构食品学 环境食品学 食品加工学
§1-4 食品中主要的化学变化概述
（表1-1） （表1-2） （表1-3） （图１-１） （表１-４）
离子改变水的净结构的能力与它的极化力 （电荷/半径）或电场强度紧密相关
四、水与具有氢键结合能力的中性基团的作用
蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等 形成水桥
五、水与非极性物质的相互作用
烃、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸和蛋白质 笼状水合物：一种象冰那样的包合物， “主人”物质—水—通过氢键形成一个像笼子的
结 构，将一种“客人”物质即小疏水分子以物理方
§1-5 食品化学的研究方法
区别于一般化学的研究方法： 把食品的化学组成、理化性质及变化的研 究同食品的品质和安全性研究联系起来
食品化学实验包括：理化实验和感官实验
§1-6 食品化学在食品工业技术 发展中的作用
CH2 水分
§2-1 引言
水在食品中的作用
§2-2 水和冰的物理性质
五、水分活度和食品稳定性 P28—图2-22
所有反应在解吸过程 中首次出现最低反应 速度是在等温线区Ⅰ 和区Ⅱ边界
Ⅲ（高水分）：体相水被截留或自由的
水加入到含少量水的干物质 改变原有水分子（↑流动性，↓停留时间） 水加到完全或近乎完全的水合壳的材料中
对原有水分子无显著影响
*食品试样中最流动的水决定着它们的稳定 性
不同物质的MSI具有不同的形状。 S形是大多数食品的特征
§1-3 食品化学在食品科学中 的作用和地位
食品科学是一门次级学科 食品科学应用于食品加工和保藏
——食品工艺（技术） 食品科学的几个专门化：
食品化学 物理食品学 结构食品学 环境食品学 食品加工学
§1-4 食品中主要的化学变化概述
（表1-1） （表1-2） （表1-3） （图１-１） （表１-４）
离子改变水的净结构的能力与它的极化力 （电荷/半径）或电场强度紧密相关
四、水与具有氢键结合能力的中性基团的作用
蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等 形成水桥
五、水与非极性物质的相互作用
烃、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸和蛋白质 笼状水合物：一种象冰那样的包合物， “主人”物质—水—通过氢键形成一个像笼子的
结 构，将一种“客人”物质即小疏水分子以物理方
§1-5 食品化学的研究方法
区别于一般化学的研究方法： 把食品的化学组成、理化性质及变化的研 究同食品的品质和安全性研究联系起来
食品化学实验包括：理化实验和感官实验
§1-6 食品化学在食品工业技术 发展中的作用
CH2 水分
§2-1 引言
水在食品中的作用
§2-2 水和冰的物理性质
五、水分活度和食品稳定性 P28—图2-22
所有反应在解吸过程 中首次出现最低反应 速度是在等温线区Ⅰ 和区Ⅱ边界
ch1-物联网概论(第2版)-崔艳荣-清华大学出版社
➢ 是通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器 、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约 定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交 换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和 管理的一种网络。
1物联网的核心和基础仍然是互联网，是 在互联网基础上的延伸和扩展的网络，但物联 网绝不同于互联网
•日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“ 物联网行动计划”
•美国“智能电网”、“智慧地球”等计划相 继实施
•澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网 发展战略，加快推进下一代网络基础设施的 建设步伐。
IBM提出“智慧的地球”概念
物联网示意图
1.3.3 物联网国内发展概况
➢起步较早，在上世纪90年代 ➢科技部“863”计划第二批专项课题 ➢“感知中国” ➢《物联网“十二五”发展规划》
➢因为互联网并没有考虑到物与物连接的问题。
• 物到物（Things to Things，T2T），顾名 思义就是物与物的连接。
1.5.4 网络的泛化
• 1.下一代互联网
➢更大的地址空间 ➢更快 ➢更安全 ➢更及时 ➢更方便 ➢更可管理 ➢更有效
1.5.4 网络的泛化
• 2.三网融合
➢三网融合又叫三网合一，意指电信网络、有线 电视网络和计算机网络的相互渗透、互相兼容 、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络 ，其中互联网是其核心部分。
1.4.3 泛在网络
•泛在网络来源于拉丁语的Ubiquitous，
➢是指无所不在的网络，又称U网络。
•含义：
➢无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进 的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施 组成的技术社会形态。
互联网示意图
1.5 互联网与物联网
• 互联网缩短了人与人之间的时空距离。 • 物联网是在互联网基础上的进一步延伸和
1物联网的核心和基础仍然是互联网，是 在互联网基础上的延伸和扩展的网络，但物联 网绝不同于互联网
•日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“ 物联网行动计划”
•美国“智能电网”、“智慧地球”等计划相 继实施
•澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网 发展战略，加快推进下一代网络基础设施的 建设步伐。
IBM提出“智慧的地球”概念
物联网示意图
1.3.3 物联网国内发展概况
➢起步较早，在上世纪90年代 ➢科技部“863”计划第二批专项课题 ➢“感知中国” ➢《物联网“十二五”发展规划》
➢因为互联网并没有考虑到物与物连接的问题。
• 物到物（Things to Things，T2T），顾名 思义就是物与物的连接。
1.5.4 网络的泛化
• 1.下一代互联网
➢更大的地址空间 ➢更快 ➢更安全 ➢更及时 ➢更方便 ➢更可管理 ➢更有效
1.5.4 网络的泛化
• 2.三网融合
➢三网融合又叫三网合一，意指电信网络、有线 电视网络和计算机网络的相互渗透、互相兼容 、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络 ，其中互联网是其核心部分。
1.4.3 泛在网络
•泛在网络来源于拉丁语的Ubiquitous，
➢是指无所不在的网络，又称U网络。
•含义：
➢无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进 的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施 组成的技术社会形态。
互联网示意图
1.5 互联网与物联网
• 互联网缩短了人与人之间的时空距离。 • 物联网是在互联网基础上的进一步延伸和
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微机原理与系统（A）
主讲人：胡访宇
中国科学技术大学电子工程与信息科学系
2012~2013 学年第二学期
1
第一章：绪论
2
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
本章主要教学内容
; 计算机（包括微处理器和微型计算机）发展概况 ; 微型计算机基本组成和各部分的主要功能 ; 与本门课程有关的计算机中数据格式方面的知识
4
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
1-1、计算机发展简史
谁是现代电子计算机之父？
必须提到的一位天才，Alan
Turing，1912-
1954，英国科学家、思想家
1936年发表阐明现代计算机原理的开山之作：
“论数字计算在决断难题中的应用”，给出了 “可计算性”的严格数学定义，并提出著名的 “图灵机（Turing Machine）”的设想。
4位处理器 4004、4040 x86前 8位处理器 8008、8080、8085 IA-16 8086、8088、80286 x86架构 Pentium前 80386、80486 IA-32 Pentium 早期架构 Pentium、Pentium MMX P6架构 Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、Pentium II/III Xeon/Celeron NetBurst架构 Pentium 4、Pentium D、 Pentium Extreme Edition、Xeon 其中Pentium D 和Pentium Extreme Edition支持Dual-Core技术、Extended Memory 64 Technology(EM64T），Pentium Extreme Edition还支持HyperThreading (HT－超线程)技术 30
“图灵机”与“冯.诺伊曼机”齐名，被永 远载入计算机的发展史。 1954年6月7日，时年42岁的一代英灵，就此过早离去，成 为人类科学史上的一大遗憾，令人扼腕叹息不已。
6
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
冯.诺依曼之问
－超短悬疑剧
第一幕：邂逅
时间：1944年夏的一天 地点：美国马里兰州，
1978年，16位，2.9万个晶体管。同时代的产品： MC68000和Z8000。 Intel的机遇：蓝色巨人IBM选中了准16位的Intel 8088作为IBM第一台PC机的CPU。IBM此举成就 了Intel成为如今全球最大的半导体厂商。
22
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
美国陆军弹道试验场附近阿伯丁火车站候车室
人物1：ENIAC设计组成员戈尔斯坦 人物2：洛斯·阿拉莫斯实验室的冯·诺依曼博
士，当时已蜚声国际的数学和物理大师。
7
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
第二幕：“设套”
时间：稍后几天 地点：美国宾州大学莫尔学院尚未竣工的
Intel公司的传奇
1955年，威廉·肖克利—晶体管之父—从美国东部 招聘了几位青年才俊（八大金刚），在加州普拉 托（硅谷所在地）成立了肖克利半导体实验室。 在此基础上，1957年成立了仙童（Fairchild）公 司（硅谷的“黄埔军校”，不得不提的公司） 以Robert Noyce（罗勃特·诺宜斯）为首的8人因 与威廉·肖克利的矛盾先后离开了仙童公司（后被 肖克利指责为八大叛逆）。诺宜斯伙同Gordon Moore（戈登· 摩尔）以及Andi Grove（安迪·葛 洛夫）于1968年成立了Intel公司。
ENIAC机房
人物：
ENIAC项目组负责人莫克利（John. Muchly）博士、时年25岁的总工程师埃克特 （J. Eckert ）先生等众多研发人员。 曼博士前来参观。各位可以从冯.诺依曼博士所 提出的第一个问题中得出判断，他究竟是否有 真才实学，还是… …”。
8
莫克利：“请大家做好准备，我们期待冯.诺依
“图灵机”
是思想模型，证明了可制造一种十分 简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所 有的，能想像得到的可计算函数。
5
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
计算机科学的诺贝尔奖－图灵奖
美国计算机协会（ACM， Association for Computer Machinery） 在1966年设立了 “图灵奖”，专门奖励那些对计算 机科学与技术做出卓越贡献的科 学家。该奖被公认为计算机界的 “诺贝尔奖”。
24
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
80486 微处理器
1990年，120万个晶体管。第一次将协处理 器和CPU集成在一个芯片上。
25
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
Pentium 微处理器
1993年，310万个晶体管。 里程碑产品，Intel第一次为产品取了中文名称。 鉴于Pentium的成功，该名称已历经十多年仍然 沿用。
TICK-TOCK… …
“Tick-Tock”… … 时钟 “嘀嗒”作响。在Intel的处理器发 展战略中，每一个嘀嗒代表着2年一次的工艺制程进步， Intel在制程工艺和核心架构的两条道路上交替前进。 每个Tick——提升工艺、晶体管变小，增强原有微架构； 每个Tock——工艺不变，进行微架构的革新。
17
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
Intel公司的三位创始人
首任CEO 诺宜斯
第二任CEO 摩尔
第三任CEO 葛洛夫
18
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
Intel公司对摩尔定律的证明
第四幕： “提问”—语惊四座
冯.诺依曼站在庞大、 复杂的ENIAC面 前，不由自主地开 口问到：…
“谁能告诉我，这台机器的… …？”
从以上故事中，我们得到了什么启迪？
12
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
冯.诺依曼对计算机科学的贡献
尽管ENIAC的研制已经进入到尾声，冯.诺 依曼还是受邀参加了ENIAC项目组。 1945年6月30日，莫尔学院在内部发表了署 名为冯.诺依曼的，长达101页的EDVAC－ The Electronic Discrete Variable Automatic Computer（离散变量自动电子 计算机）方案 。
80286微处理器
1982年，13.5万个晶体管。 Wintel时代开始了。
23
中国科学技术大学电子工程与信息科学系 中国科学技术大学电子工程与信息科学系
80386微处理器ຫໍສະໝຸດ 1985年，27.5万个晶体管。
题外话：80386和后续CPU的性能以及PC/XT结构的局限
性，促使IBM在1989年宣布停产基于AT总线的微机，转 而全面力推IBM PS/II，铸成了IBM重大的决策失误。 此举被认为是IBM公司发展历程中的“滑铁卢”。
1978年 1985年 1990年 1993年 1996年 2000年
8086 80386 80486 Pentium
晶体管数量：2.9/3万 晶体管数量：32万 晶体管数量：120万 晶体管数量：320万
Pentium Pro 晶体管数量：550万 Pentium IV 晶体管数量：4200万
2010年，45nm制程的广告油墨仍在飘香，采用32nm 工艺的Sandy Bridge投放市场，晶体管数量近20亿个 2012年，22nm的Ivy Bridge（第三代Core i7）面市， 采用了3-D晶体管，更低的功耗、更强的效能…
由Moore定律展开的“联想”
“晶体管的大小将以指数速 率变小，而集成到芯片上的 晶体管数目将2－3年（18 －24个月）翻一番”。 －Gordon Moore（Intel公 司的创始人之一，著名半导 体科学家），1965。
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Pentium 4微处理器
2000年发布，4200万个晶体管。 采用NetBurst结构，加快了以突发方式传 送数据的速度，是从传统整数运算性能向 媒体运算性能变迁的重大革新。
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回顾——Intel MCU的若干里程碑
最早的微处理器——Intel 4004
1971年，Intel在日本东京世博会的海报上登
出照片，号称是手指上的计算机。 共有 2,250晶体管，4.2mmx3.2mm。
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教学目的
; 了解计算机科学的发展历程和现状，熟悉微机系统基
本组成，掌握计算机中的数据表示方法
教学重点
; 微机系统逻辑结构；计算机中的数据表示方法。
教学难点：
; 有符号二进制数的运算
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本章内容安排
1-1 计算机发展简史 1-2 微型计算机系统的基本组成 1-3 计算机中数据格式的一些知识
主讲人：胡访宇
中国科学技术大学电子工程与信息科学系
2012~2013 学年第二学期
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第一章：绪论
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本章主要教学内容
; 计算机（包括微处理器和微型计算机）发展概况 ; 微型计算机基本组成和各部分的主要功能 ; 与本门课程有关的计算机中数据格式方面的知识
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1-1、计算机发展简史
谁是现代电子计算机之父？
必须提到的一位天才，Alan
Turing，1912-
1954，英国科学家、思想家
1936年发表阐明现代计算机原理的开山之作：
“论数字计算在决断难题中的应用”，给出了 “可计算性”的严格数学定义，并提出著名的 “图灵机（Turing Machine）”的设想。
4位处理器 4004、4040 x86前 8位处理器 8008、8080、8085 IA-16 8086、8088、80286 x86架构 Pentium前 80386、80486 IA-32 Pentium 早期架构 Pentium、Pentium MMX P6架构 Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、Pentium II/III Xeon/Celeron NetBurst架构 Pentium 4、Pentium D、 Pentium Extreme Edition、Xeon 其中Pentium D 和Pentium Extreme Edition支持Dual-Core技术、Extended Memory 64 Technology(EM64T），Pentium Extreme Edition还支持HyperThreading (HT－超线程)技术 30
“图灵机”与“冯.诺伊曼机”齐名，被永 远载入计算机的发展史。 1954年6月7日，时年42岁的一代英灵，就此过早离去，成 为人类科学史上的一大遗憾，令人扼腕叹息不已。
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冯.诺依曼之问
－超短悬疑剧
第一幕：邂逅
时间：1944年夏的一天 地点：美国马里兰州，
1978年，16位，2.9万个晶体管。同时代的产品： MC68000和Z8000。 Intel的机遇：蓝色巨人IBM选中了准16位的Intel 8088作为IBM第一台PC机的CPU。IBM此举成就 了Intel成为如今全球最大的半导体厂商。
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美国陆军弹道试验场附近阿伯丁火车站候车室
人物1：ENIAC设计组成员戈尔斯坦 人物2：洛斯·阿拉莫斯实验室的冯·诺依曼博
士，当时已蜚声国际的数学和物理大师。
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第二幕：“设套”
时间：稍后几天 地点：美国宾州大学莫尔学院尚未竣工的
Intel公司的传奇
1955年，威廉·肖克利—晶体管之父—从美国东部 招聘了几位青年才俊（八大金刚），在加州普拉 托（硅谷所在地）成立了肖克利半导体实验室。 在此基础上，1957年成立了仙童（Fairchild）公 司（硅谷的“黄埔军校”，不得不提的公司） 以Robert Noyce（罗勃特·诺宜斯）为首的8人因 与威廉·肖克利的矛盾先后离开了仙童公司（后被 肖克利指责为八大叛逆）。诺宜斯伙同Gordon Moore（戈登· 摩尔）以及Andi Grove（安迪·葛 洛夫）于1968年成立了Intel公司。
ENIAC机房
人物：
ENIAC项目组负责人莫克利（John. Muchly）博士、时年25岁的总工程师埃克特 （J. Eckert ）先生等众多研发人员。 曼博士前来参观。各位可以从冯.诺依曼博士所 提出的第一个问题中得出判断，他究竟是否有 真才实学，还是… …”。
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莫克利：“请大家做好准备，我们期待冯.诺依
“图灵机”
是思想模型，证明了可制造一种十分 简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所 有的，能想像得到的可计算函数。
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计算机科学的诺贝尔奖－图灵奖
美国计算机协会（ACM， Association for Computer Machinery） 在1966年设立了 “图灵奖”，专门奖励那些对计算 机科学与技术做出卓越贡献的科 学家。该奖被公认为计算机界的 “诺贝尔奖”。
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80486 微处理器
1990年，120万个晶体管。第一次将协处理 器和CPU集成在一个芯片上。
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Pentium 微处理器
1993年，310万个晶体管。 里程碑产品，Intel第一次为产品取了中文名称。 鉴于Pentium的成功，该名称已历经十多年仍然 沿用。
TICK-TOCK… …
“Tick-Tock”… … 时钟 “嘀嗒”作响。在Intel的处理器发 展战略中，每一个嘀嗒代表着2年一次的工艺制程进步， Intel在制程工艺和核心架构的两条道路上交替前进。 每个Tick——提升工艺、晶体管变小，增强原有微架构； 每个Tock——工艺不变，进行微架构的革新。
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Intel公司的三位创始人
首任CEO 诺宜斯
第二任CEO 摩尔
第三任CEO 葛洛夫
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Intel公司对摩尔定律的证明
第四幕： “提问”—语惊四座
冯.诺依曼站在庞大、 复杂的ENIAC面 前，不由自主地开 口问到：…
“谁能告诉我，这台机器的… …？”
从以上故事中，我们得到了什么启迪？
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冯.诺依曼对计算机科学的贡献
尽管ENIAC的研制已经进入到尾声，冯.诺 依曼还是受邀参加了ENIAC项目组。 1945年6月30日，莫尔学院在内部发表了署 名为冯.诺依曼的，长达101页的EDVAC－ The Electronic Discrete Variable Automatic Computer（离散变量自动电子 计算机）方案 。
80286微处理器
1982年，13.5万个晶体管。 Wintel时代开始了。
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80386微处理器ຫໍສະໝຸດ 1985年，27.5万个晶体管。
题外话：80386和后续CPU的性能以及PC/XT结构的局限
性，促使IBM在1989年宣布停产基于AT总线的微机，转 而全面力推IBM PS/II，铸成了IBM重大的决策失误。 此举被认为是IBM公司发展历程中的“滑铁卢”。
1978年 1985年 1990年 1993年 1996年 2000年
8086 80386 80486 Pentium
晶体管数量：2.9/3万 晶体管数量：32万 晶体管数量：120万 晶体管数量：320万
Pentium Pro 晶体管数量：550万 Pentium IV 晶体管数量：4200万
2010年，45nm制程的广告油墨仍在飘香，采用32nm 工艺的Sandy Bridge投放市场，晶体管数量近20亿个 2012年，22nm的Ivy Bridge（第三代Core i7）面市， 采用了3-D晶体管，更低的功耗、更强的效能…
由Moore定律展开的“联想”
“晶体管的大小将以指数速 率变小，而集成到芯片上的 晶体管数目将2－3年（18 －24个月）翻一番”。 －Gordon Moore（Intel公 司的创始人之一，著名半导 体科学家），1965。
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Pentium 4微处理器
2000年发布，4200万个晶体管。 采用NetBurst结构，加快了以突发方式传 送数据的速度，是从传统整数运算性能向 媒体运算性能变迁的重大革新。
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回顾——Intel MCU的若干里程碑
最早的微处理器——Intel 4004
1971年，Intel在日本东京世博会的海报上登
出照片，号称是手指上的计算机。 共有 2,250晶体管，4.2mmx3.2mm。
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教学目的
; 了解计算机科学的发展历程和现状，熟悉微机系统基
本组成，掌握计算机中的数据表示方法
教学重点
; 微机系统逻辑结构；计算机中的数据表示方法。
教学难点：
; 有符号二进制数的运算
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本章内容安排
1-1 计算机发展简史 1-2 微型计算机系统的基本组成 1-3 计算机中数据格式的一些知识