單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,10/3/2007,Lecture2:嵌入式系統(tǒng)歷史與現(xiàn)代特征,嵌入式系統(tǒng)原理,嵌入式系統(tǒng)原理,第一章嵌入式系統(tǒng)歷史與現(xiàn)代特征,,,主要內(nèi)容,1.1、嵌入式產(chǎn)品世界,,1.2、嵌入式系統(tǒng)與相關(guān)領(lǐng)域的歷史,,1.3、危機(jī)與發(fā)展特征,,1.4 、嵌入式系統(tǒng)定義,,,1.嵌入式產(chǎn)品世界,,從現(xiàn)實(shí)世界,,獲取信息,year,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),同產(chǎn)品交互,Mainframe,Minicomputer,Workstation,PC,Laptop,PDA,log (people per computer),,,15,,13,,14,,6,,,,5,,`,,,,15,,11,,8,,,,Mote Layout,12,,9,,,,Condition-Based,,Maintenance,Intel,,Research,環(huán)境監(jiān)測(cè),,房屋測(cè)量,,航空應(yīng)用,,1.2 相關(guān)歷史,,計(jì)算,機(jī)器,計(jì)算理論,系統(tǒng)論,信息論,控制論,計(jì)算機(jī),自動(dòng)化,通訊,融合：嵌入式系統(tǒng),手腳,眼耳,智力,,公元前3000年的古埃及人用結(jié)繩來(lái)記錄土地面積和收獲的谷物。,,,,,進(jìn)制計(jì)數(shù)法有許多種，人們最常用的是十進(jìn)制，而古代瑪雅人則使用二十進(jìn)制。,,計(jì)算溯源,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,公元前2000年的美索不達(dá)米亞人用泥板計(jì)數(shù)，這塊泥板上的楔形文字代表25。,,,,,,最古老的計(jì)算工具：算籌,我國(guó)春秋時(shí)期出現(xiàn)的算籌是世界上最古老的計(jì)算工具。計(jì)算的時(shí)候擺成縱式和橫式兩種數(shù)字，按照縱橫相間的原則表示任何自然數(shù)，從而進(jìn)行加、減、乘、除、開方以及其它的代數(shù)計(jì)算。負(fù)數(shù)出現(xiàn)后，算籌分紅黑兩種，紅籌表示正數(shù)，黑籌表示負(fù)數(shù)。這種運(yùn)算工具和運(yùn)算方法，在當(dāng)時(shí)世界上是獨(dú)一無(wú)二的。,,據(jù)《漢書·律歷志》記載：算籌是圓形竹棍，它長(zhǎng)23.86厘米、橫截面直徑是0.23厘米。到公元六、七世紀(jì)的隋朝，算籌長(zhǎng)度縮短，圓棍改成方的或扁的。根據(jù)文獻(xiàn)記載，算籌除竹籌外，還有木籌、鐵籌、玉籌和牙籌。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,中國(guó)人發(fā)明算盤,隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，在求解一些更復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)，算籌顯得越來(lái)越不方便了。于是在大約六、七百年前，中國(guó)人發(fā)明了算盤，它結(jié)合了十進(jìn)制計(jì)數(shù)法和一整套計(jì)算口訣并一直沿用至今，被許多人看作是最早的數(shù)字計(jì)算機(jī)。,,,,,,算籌與圓周率,算籌為人類文明做出過(guò)巨大貢獻(xiàn)，我國(guó)古代著名的數(shù)學(xué)家祖沖之，就是借助算籌計(jì)算出圓周率的值介于3.1415926和3.1415927之間；中國(guó)古代的天文學(xué)家也運(yùn)用算籌，總結(jié)出了精密的天文歷法。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,達(dá)·芬奇,歐洲文藝復(fù)興時(shí)期的偉人達(dá)·芬奇是一位曠世奇才，他在科學(xué)方面的造詣絲毫不亞于其藝術(shù)成就，他很早就提出過(guò)計(jì)算工具的設(shè)想。后人在達(dá)·芬奇的手稿中，發(fā)現(xiàn)了關(guān)于機(jī)械式計(jì)算工具設(shè)計(jì)方案的記錄。,,后人根據(jù)達(dá)芬奇的手稿仿制出了機(jī)械式計(jì)算器。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,,,,,岡特計(jì)算尺,1621年，英國(guó)人岡特發(fā)明計(jì)算尺，這是世界上最早的模擬計(jì)算工具。17世紀(jì)的文獻(xiàn)詳細(xì)記載了岡特發(fā)明這種計(jì)算工具的過(guò)程。,,,希克爾德的創(chuàng)意,德國(guó)科學(xué)家希克爾德被許多人認(rèn)為是世界上真正的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的發(fā)明人，后人在他的手稿中發(fā)現(xiàn)了他對(duì)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)草圖和詳盡的文字描述，并在1960年根據(jù)其方案成功仿制了一臺(tái)機(jī)械式計(jì)算機(jī)。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,帕斯卡加法機(jī),1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和思想家帕斯卡發(fā)明加法機(jī)，這是人類歷史上第一臺(tái)機(jī)械式計(jì)算機(jī)，其原理對(duì)后來(lái)的計(jì)算機(jī)械產(chǎn)生了持久的影響。,,帕斯卡從加法機(jī)的成功中得出結(jié)論：人的某些思維過(guò)程與機(jī)械過(guò)程沒(méi)有差別，因此可以設(shè)想用機(jī)械模擬人的思維活動(dòng)。,,,,,,,,,,,萊布尼茲乘法機(jī),1673年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲發(fā)明乘法機(jī)，這是第一臺(tái)可以運(yùn)行完整的四則運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。萊布尼茲同時(shí)還提出了“可以用機(jī)械代替人進(jìn)行繁瑣重復(fù)的計(jì)算工作”的偉大思想，這一思想至今鼓舞著人們探求新的計(jì)算機(jī)。,,萊布尼茲因獨(dú)立發(fā)明微積分而與牛頓齊名，并被《不列顛百科全書》列為“西方文明最偉大的人之一”。據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己的乘法機(jī)復(fù)制品送給康熙皇帝。,,17世紀(jì)中期-19世紀(jì)中期先驅(qū)的探索：機(jī)械式計(jì)算機(jī),,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,八卦,萊布尼茲認(rèn)為，中國(guó)的八卦是最早的二進(jìn)制計(jì)數(shù)法。在八卦圖的啟迪下，萊布尼茲系統(tǒng)地提出了二進(jìn)制運(yùn)算法則。,,17世紀(jì)中期-19世紀(jì)中期先驅(qū)的探索：機(jī)械式計(jì)算機(jī),,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,,,,,巴貝奇差分機(jī),,,1822年，英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇發(fā)明差分機(jī)，專門用于航海和天文計(jì)算。,,這是最早采用寄存器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)，體現(xiàn)了早期程序設(shè)計(jì)思想的萌芽。第一臺(tái)差分機(jī)從設(shè)計(jì)到制造完成，花費(fèi)了整整十年。它可以處理3個(gè)5位數(shù)，計(jì)算精度達(dá)到6位小數(shù)。,,巴貝奇分析機(jī)采用了三個(gè)具有現(xiàn)代意義的裝置：保存數(shù)據(jù)的寄存器（齒輪式裝置）；從寄存器取出數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的裝置，并且機(jī)器的乘法以累次加法來(lái)實(shí)現(xiàn)；控制操作順序、選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。,,17世紀(jì)中期-19世紀(jì)中期先驅(qū)的探索：機(jī)械式計(jì)算機(jī),,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,19世紀(jì)后期從機(jī)械到電的飛躍,,,,,,,,,赫爾曼·霍勒斯博士發(fā)明穿孔卡片，這是電腦軟件的雛形。,,,,,,赫爾曼·霍勒斯制表機(jī),1888年，美國(guó)人赫爾曼·霍勒斯發(fā)明了制表機(jī)，它采用穿孔卡片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并用電氣控制技術(shù)取代了純機(jī)械裝置。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,1890年，美國(guó)人口普查全部采用了霍勒斯制表機(jī)。在1900年美國(guó)人口普查中，由于采用了制表機(jī)，全部統(tǒng)計(jì)處理工作只用了1年零7個(gè)月時(shí)間。,,,,,,,,,,,,,,,從CTR到IBM,霍勒斯于1896年創(chuàng)立了制表機(jī)公司，1911年該公司并入CTR（計(jì)算制表記錄）公司，這就是著名的IBM公司的前身。1924年，托馬斯·沃森一世把CTR更名為IBM。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,,,,,,,二極管,1904年，英國(guó)人弗萊明發(fā)明真空電子二極管。電子管的誕生，是人類電子文明的起點(diǎn)。,,,,,,三極管,1906年，美國(guó)人德弗雷斯特發(fā)明電子三極管，并在研究中發(fā)現(xiàn)，三極管可以通過(guò)級(jí)聯(lián)使放大倍數(shù)大增，這使得三極管的實(shí)用價(jià)值大大提高，從而促成了無(wú)線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展。,,三極管的發(fā)明最初居然被指控為商業(yè)詐騙，并被法官判定為一個(gè)“毫無(wú)價(jià)值的玻璃管”。,,,,朱斯的Z系列計(jì)算機(jī),1938年，德國(guó)科學(xué)家朱斯制造出Z-1計(jì)算機(jī)，這是第一臺(tái)采用二進(jìn)制的計(jì)算機(jī)。在接下來(lái)的四年中，朱斯先后研制出采用繼電器的Z-2、Z-3和Z-4。,,,,Z-3使用了2600個(gè)繼電器，它在1944年美軍對(duì)柏林進(jìn)行的空襲中被炸毀。,,第一臺(tái)“巨人”有1500個(gè)電子管，5個(gè)處理器并行工作，每個(gè)處理器每秒處理5000個(gè)字母。二戰(zhàn)期間共有10臺(tái)“巨人”在英軍服役，平均每小時(shí)破譯11份德軍情報(bào)。,,,,“巨人”計(jì)算機(jī),1943年，英國(guó)科學(xué)家研制成功第一臺(tái)“巨人”計(jì)算機(jī)，專門用于破譯德軍密碼。“巨人”算不上真正的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)，但在繼電器計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之間起到了橋梁作用。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,艾肯研制MARK-1的靈感來(lái)自一個(gè)世紀(jì)以前巴貝奇留下的思想精華。,,MARK-1外殼用鋼和玻璃制成，長(zhǎng)15米，高2.4米，自重31.5噸，使用了15萬(wàn)個(gè)元件和800公里電線，每分鐘進(jìn)行200次運(yùn)算。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,邏輯代數(shù),早在1847和1854年，英國(guó)數(shù)學(xué)家布爾發(fā)表了兩部重要著作《邏輯的數(shù)學(xué)分析》和《思維規(guī)律的研究》，創(chuàng)立了邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)系統(tǒng)采用二進(jìn)制，是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)和邏輯基礎(chǔ)。,,,,,計(jì)算機(jī)三原則,1939年，阿塔納索夫提出計(jì)算機(jī)三原則；采用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算；采用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算；采用把計(jì)算功能和存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)。1939年，阿塔納索夫還設(shè)計(jì)并試制數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的樣機(jī)“ABC機(jī)”，但未能完工。,,阿塔納索夫關(guān)于電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案啟發(fā)了ENIAC開發(fā)小組的莫克利，并直接影響到ENIAC的誕生。1972年美國(guó)法院判決ENIAC的專利權(quán)無(wú)效，阿塔納索夫擁有作為第一個(gè)電子計(jì)算機(jī)方案提出者的優(yōu)先權(quán)。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,圖林機(jī)：,現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型1936年，24歲的英國(guó)數(shù)學(xué)家圖林發(fā)表著名論文《論可計(jì)算數(shù)及其在密碼問(wèn)題的應(yīng)用》，提出了“理想計(jì)算機(jī)”，后人稱之為“圖林機(jī)”。圖林通過(guò)數(shù)學(xué)證明得出理論上存在“通用圖林機(jī)”，這為可計(jì)算性的概念提供了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，圖林機(jī)成為現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型，它證明通用數(shù)字計(jì)算機(jī)是可以制造出來(lái)的。,圖林發(fā)表于1940年的另一篇著名論文《計(jì)算機(jī)能思考嗎？》，對(duì)計(jì)算機(jī)的人工智能進(jìn)行了探索，并設(shè)計(jì)了著名的“圖林測(cè)驗(yàn)”。1954年圖林英年早逝，年僅42歲。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,維納的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)五原則,1940年，美國(guó)科學(xué)家維納闡述了自己對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的五點(diǎn)設(shè)計(jì)原則：數(shù)字式而不是模擬式；以電子元件構(gòu)成并盡量減少機(jī)械裝置；采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制；內(nèi)部存放計(jì)算表；內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。,,維納在1948年完成了著作《控制論》，這不僅使維納成為控制論的創(chuàng)始人，而且對(duì)計(jì)算機(jī)后來(lái)的發(fā)展和人工智能的研究產(chǎn)生了深刻的影響。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,,現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父,1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾伊曼在第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)ENIAC尚未問(wèn)世時(shí)注意到其弱點(diǎn)，并提出一個(gè)新機(jī)型EDVAC的設(shè)計(jì)方案，其中提到了兩個(gè)設(shè)想：采用二進(jìn)制和“存儲(chǔ)程序”。這兩個(gè)設(shè)想對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)至關(guān)重要，也使馮·諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，馮·諾伊曼機(jī)體系延續(xù)至今。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,計(jì)算機(jī)開關(guān)電路,1938年，信息論的創(chuàng)始人、美國(guó)科學(xué)家仙農(nóng)發(fā)表論文《繼電器和開關(guān)電路的符號(hào)分析》，首次闡述了如何將布爾代數(shù)運(yùn)用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)開關(guān)電路的理論基礎(chǔ)。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,ENIAC,1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC研制成功，承擔(dān)開發(fā)任務(wù)的“莫爾小組”由四位科學(xué)家和工程師埃克特、莫克利、戈?duì)査固埂⒉┛怂菇M成，總工程師?？颂禺?dāng)時(shí)年僅24歲。,,ENIAC：長(zhǎng)30.48米，寬1米，占地面積170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10件普通房間的大小，重達(dá)30噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬(wàn)美元。它使用18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開關(guān)，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬(wàn)倍。,,,,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,,,,,,,,,FORTRAN,1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一個(gè)高級(jí)程序語(yǔ)言FORTRAN，它被廣泛用于科學(xué)計(jì)算。,,計(jì)算與計(jì)算機(jī),,PC演義,,,,,霍夫和Intel 4004,1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問(wèn)世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來(lái)最有影響力的7位科學(xué)家”之一。,,,,,1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微處理器），其中4004（上圖）包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。,,,,,,,“只有偏執(zhí)狂才能生存”,Intel公司成立于1968年，格魯夫（左）、諾依斯（中）和摩爾（右）是微電子業(yè)界的夢(mèng)幻組合。,,,,,,Intel 8008,1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。,,PC演義,,,,,Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和Intel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。,,,,,,第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)：Altair 8800,1975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair 8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲(chǔ)器。這是世界上第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。,,PC演義,,,,,Paul Allen和Bill Gates在三周內(nèi)為Altair開發(fā)出BASIC語(yǔ)言，MITS成為兩個(gè)未來(lái)富翁的第一個(gè)客戶。,,,,,,,,,“讓每個(gè)家庭每張桌子上都放一臺(tái)電腦。”,,PC演義,,,,,,,,,,,Apple Ⅰ,1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs開發(fā)出微型計(jì)算機(jī)Apple I，4月1日愚人節(jié)這天，兩個(gè)Steve成立了Apple計(jì)算機(jī)公司。,,Steve Jobs(右)和Steve Wozniak（左）展示Apple I的主板，這臺(tái)機(jī)器一直被Apple的支持者看作是一件藝術(shù)品。,,PC演義,,,,,,,,,,,,,,,Apple II問(wèn)世,Apple II是第一個(gè)帶有彩色圖形的個(gè)人計(jì)算機(jī)，售價(jià)為1300美元。Apple II及其系列改進(jìn)機(jī)型風(fēng)靡一時(shí)，這使Apple成為微型機(jī)時(shí)代最成功的計(jì)算機(jī)公司。,,1978年Apple股票上市，3周內(nèi)市值達(dá)到17.9億美元，超過(guò)福特汽車。1981年Apple進(jìn)入《財(cái)富》500強(qiáng)，叛逆青年Jobs成為《時(shí)代》周刊的封面人物。,,,,,,,,,,,,Intel 8088,1年之后，Intel推出4.77MHz的準(zhǔn)16位微處理器8088。它在內(nèi)部以16位運(yùn)行，但支持8位數(shù)據(jù)總線，采用現(xiàn)有的8位設(shè)備控制芯片，包含29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，可訪問(wèn)1MB內(nèi)存地址，速度為0.33MIPS。同年9月，Motorola推出M68000 16位微處理器，它因采用了68000個(gè)晶體管而得名。,,PC演義,,,,,,Microsoft的秘密交易,1980年10月，Microsoft把握了一次絕佳的發(fā)展機(jī)遇。IBM在秘密進(jìn)行代號(hào)為“跳棋計(jì)劃”的開發(fā)項(xiàng)目（第一臺(tái)IBM PC）過(guò)程中，向Microsoft提出采購(gòu)一套操作系統(tǒng)。Paul Allen抓住機(jī)會(huì)與Seattle Computer Products的Tim Patterson簽約，向其支付了不到10萬(wàn)美元，獲得了其DOS操作系統(tǒng)的版權(quán)并進(jìn)行了一些修改，從而做成了與這個(gè)神秘客戶（IBM）的大買賣。,,IBM PC創(chuàng)造歷史,早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的13人小組秘密來(lái)到佛羅里達(dá)州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開始開發(fā)后來(lái)被稱為IBM PC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺(tái)IBM PC誕生，這個(gè)開創(chuàng)計(jì)算機(jī)歷史新篇章的時(shí)刻，迄今正好20年。,,PC演義,,,,,,PC之父,IBM微電腦技術(shù)總設(shè)計(jì)師埃斯特利奇（Don Estridge）負(fù)責(zé)整個(gè)跳棋計(jì)劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導(dǎo)致了IBM PC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機(jī)遭臺(tái)風(fēng)襲擊而英年早逝，沒(méi)能夠親眼目睹他所開創(chuàng)的巨大輝煌。,,,,,,,,,Intel 80386,1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX微處理器，當(dāng)時(shí)，IBM已經(jīng)收到大量286機(jī)器的訂單，不愿立即轉(zhuǎn)向386，同時(shí)IBM擔(dān)心長(zhǎng)期受制于Intel芯片，開始暗中開發(fā)自己的處理器，所以對(duì)是否采用386芯片不置可否。,,PC演義,,PC演義,,,,,,,,,,,,,電子器件,,,,,,,,器件材料,,電子真空,,電極,,半導(dǎo)體,,,,封裝,,單腳,,Dip,,Sop,,PGA,,BGA,,,組裝工藝,,,,,,,,,印刷電路板(1,2,4,6,8,,,24層),連線方式,,電線,,銅箔,,多層,,,,,固定方式,,機(jī)械,,焊錫,,,,,,散熱方式,,機(jī)械,,焊錫,,,,,加工工藝,,5,,3,,1,,.8,,.5,,.3,,.12,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（DIP）,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（SOP）,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（PGA）,,,,電子器件與組裝工藝,,封裝（BGA）,,,,電子器件與組裝工藝,,軟件,,語(yǔ)言 輸入方式 存儲(chǔ)介質(zhì) 調(diào)試環(huán)境 運(yùn)行環(huán)境,,,,,,,,,,,,CISC,,RISC,,VLISC,基本匯編,,宏匯編,微碼,機(jī)器碼,,指令集,匯編語(yǔ)言,高級(jí)語(yǔ)言,Ftortan &Pascal,,Basic,,Cobol,C,Java,系統(tǒng)與,,結(jié)構(gòu)化,分布,,網(wǎng)絡(luò)化,,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,復(fù)雜指令集（CISC）,CISC的英文全稱為“Complex Instruction Set Computer”，即“復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)”。自PC機(jī)誕生以來(lái)，32位以前的處理器都采用CISC指令集方式。,,程序的各條指令是按順序串行執(zhí)行的，每條指令中的各個(gè)操作也是按順序串行執(zhí)行的。,,順序執(zhí)行的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單,,機(jī)器各部分的利用率不高，執(zhí)行速度慢。,,指令不等長(zhǎng)，指令的條數(shù)比較多，編程和設(shè)計(jì)處理器時(shí)都較為麻煩。,,但基于CISC指令架構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件已非常普遍，所以微處理器廠商一直在走CISC的發(fā)展之路，包括Intel、AMD，還有其他一些現(xiàn)已更名的廠商，如TI、Cyrix，以及現(xiàn)在的VIA等的32位以前處理器。在服務(wù)器處理器方面，CISC架構(gòu)服務(wù)器CPU主要有Intel的32位及以前Xeon（至強(qiáng)）的P　Ⅲ、PⅡ處理器等，AMD的全系列等,,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,精簡(jiǎn)指令集（RISC）,,RISC的英文全稱為“Reduced Instruction Set Computing”，中文名為“精簡(jiǎn)指令集計(jì)算”。,,CISC各種指令的使用頻度相當(dāng)懸殊,,最常使用的是一些比較簡(jiǎn)單的指令，它們僅占指令總數(shù)的20％，但在程序中出現(xiàn)的頻度卻占80％。,,CISC缺點(diǎn),,增加微處理器的復(fù)雜性,,微處理器研制時(shí)間長(zhǎng)、成本高。,,降低了機(jī)器的速度。,,70年代末，John Cocke提出精簡(jiǎn)指令的想法。RISC微處理器不僅精簡(jiǎn)了指令系統(tǒng)，還采用超標(biāo)量和超流水線結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了并行處理能力。1987年Sun Microsystem公司推出的SPARC芯片就是一種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)的RISC處理器。而SGI公司推出的MIPS處理器則采用超流水線結(jié)構(gòu)，這些RISC處理器在構(gòu)建并行精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)多處理機(jī)中起著核心的作用。,,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,精簡(jiǎn)指令集（RISC）,,優(yōu)點(diǎn)：,,指令簡(jiǎn)單,,采用硬布線控制邏輯,,處理能力強(qiáng)、速度快,,特點(diǎn)：,,工作頻率一般較低,,功率消耗少，溫升也少,,機(jī)器不易發(fā)生故障和老化，提高了系統(tǒng)的可靠性,,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,超長(zhǎng)指令集（VLISC）,,VLISC的英文全稱為“Very Long Instruction Set Computer”，中文名為“超長(zhǎng)指令集字”,,優(yōu)點(diǎn)：,,每時(shí)鐘周期可運(yùn)行20條指令，而CISC通常只能運(yùn)行1到3條指令，RISC是4條指令,,簡(jiǎn)化了處理器的結(jié)構(gòu)，刪除了處理器內(nèi)部許多復(fù)雜的控制電路,,成本降低，價(jià)格低廉，能耗少,,缺點(diǎn)：,,程序變得很大，需要更多的內(nèi)存,,編譯器必須更聰明,,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,清晰并行指令計(jì)算（EPIC）,,EPIC是“清晰并行指令計(jì)算”的簡(jiǎn)稱，它最重要的思想就是“并行處理”。,,以前：處理器動(dòng)態(tài)分析代碼，決定執(zhí)行路徑,,EPIC：編譯器完成代碼排序,,多個(gè)指令管道，多個(gè)寄存器、很寬的數(shù)據(jù)通路以及采用指令斷定、數(shù)據(jù)預(yù)裝以及顯式并行技術(shù),,從VLISC中分離,,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,CISC/RISC/VLISC,,CISC:精妙的漢語(yǔ)，能夠組成精美的詩(shī)句,,,RISC：簡(jiǎn)單的英語(yǔ)，處理比較容易,,,VLISC：融合兩者之長(zhǎng)處的世界語(yǔ),,計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展,,----,,1. 第 一 代 真 空 管 計(jì) 算 機(jī) 時(shí) 期,,,----,,----,在 這 個(gè) 階 段， 程 序 設(shè) 計(jì) 全 部 采 用 機(jī) 器 語(yǔ) 言，,,通 過(guò) 在 一 些 插 板 上 的 硬 連 線 來(lái) 控 制 其 基 本 功,,能， 沒(méi) 有 程 序 設(shè) 計(jì) 語(yǔ) 言（ 甚 至 沒(méi) 有 匯 編 語(yǔ) 言），,,更 談 不 上 操 作 系 統(tǒng)。,,使 用 機(jī) 器 的 方 式 是 程 序 員 提 前 在 墻 上 機(jī) 時(shí) 表 上,,預(yù) 約 一 段 時(shí) 間， 然 后 到 機(jī) 房 將 他 的 插 件 板 插 到,,計(jì) 算 機(jī) 中， 在 接 下 來(lái) 的 幾 小 時(shí) 里 計(jì) 算 自 己 的 題,,目， 期 盼 著 在 這 段 時(shí) 間 中， 幾 萬(wàn) 個(gè) 真 空 管 不 會(huì),,燒 斷。 這 時(shí) 機(jī) 器 處 理 的 所 有 題 目 實(shí) 際 上 都 是 數(shù),,值 計(jì) 算 問(wèn) 題。,操作系統(tǒng)發(fā)展,,----,,2 ． 第 二 代 晶 體 管 計(jì) 算 機(jī) 時(shí) 期,,,第 一 個(gè) 計(jì) 算 機(jī) 用 磁 盤 系 統(tǒng) 是1957 年 出 品 的IBM 305 RAMAC 磁 盤 系 統(tǒng)。1957 年 為IBM 704 計(jì) 算 機(jī) 設(shè) 計(jì) 的FORTRAN 編 譯 器 完 成。1959 年IBM 公 司 推 出 了IBM 1401 計(jì) 算 機(jī) 供 商 業(yè) 處 理，IBM 1620 計(jì) 算 機(jī) 供 科 學(xué) 計(jì) 算。IBM 709 和7094 計(jì) 算 機(jī) 也 在 此 時(shí) 期 推 出,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,第 二 代 計(jì) 算 機(jī) 典 型 的 操 作 系 統(tǒng) 是FMS（FORTRAN Monitor System，F(xiàn)ORTRAN 監(jiān) 控 系 統(tǒng)） 和IBMSYS（IBM 為7094 機(jī) 配 備 的 操 作 系 統(tǒng)）。 這 些 操 作 系 統(tǒng) 由 監(jiān) 控 程 序、 特 權(quán) 指 令、 存 儲(chǔ) 保 護(hù) 和 簡(jiǎn) 單 的 批 處 理 構(gòu) 成。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,----,,3. 第 三 代 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) 時(shí) 期,,(1) IBM System/360 操 作 系 統(tǒng),,,----,1964 年4 月7 日IBM 宣 布 推 出System/360 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng)， 試 圖 一 次 性 地 解 決 上 述 維護(hù)與兼容 問(wèn) 題。 它 的 操 作 系 統(tǒng) 堪 稱 一 個(gè) 龐 大 的 軟 件 恐 龍。 由 于 所 有 的 計(jì) 算 機(jī) 都 有 相 同 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 和 指 令 集， 因 此 在 理 論 上， 為 一 種 型 號(hào) 機(jī) 器 編 寫 的 程 序 可 以 在 其 他 所 有 型 號(hào) 的 機(jī) 器 上 運(yùn) 行。System/360 是 第 一 個(gè) 采 用 小 規(guī) 模 集 成 電 路 的 主 流 機(jī) 型， 它 很 快 就 獲 得 了 成 功。 這 些 計(jì) 算 機(jī) 的 后 代 仍 在 大 型 的 計(jì) 算 中 心 里 使 用。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,(2) 分 時(shí) 系 統(tǒng)（Compatible Time Sharing System，CTSS）,,,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,(3) 小 型 計(jì) 算 機(jī)、 電 子 游 戲 和Unix 的 成 功,,第 三 代 計(jì) 算 機(jī) 的 另 一 個(gè) 主 要 進(jìn) 展 是 小 型 機(jī) 的 崛 起， 以1961 年DEC 的PDP-1 作 為 起 點(diǎn)。PDP-1 計(jì) 算 機(jī) 只 有4K 個(gè)18 比 特 的 內(nèi) 存， 每 臺(tái) 售 價(jià)120000 美 元。,,價(jià) 格 還 不 到IBM 7094 的5%,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,1969 年， 在 貝 爾 實(shí) 驗(yàn) 室 退 出 了MULTICS 研 制 項(xiàng) 目 之 后， 兩 名 貝 爾 實(shí) 驗(yàn) 室 曾 參 加 過(guò)MULTICS 研 制 的 計(jì) 算 機(jī) 科 學(xué) 家Ken Thompson 和Dennis M. Ritchie 在 一 臺(tái) 無(wú) 人 使 用 的PDP-7 機(jī) 器 上 重 新 擺 弄 起 一 個(gè) 原 先 在MULTICS 項(xiàng) 目 上 設(shè) 計(jì) 的" 空 間 旅 行" 電 子 游 戲。 為 了 使 這 個(gè) 游 戲 軟 件 能 夠 在PDP-7 機(jī) 器 上 順 利 運(yùn) 行， 他 們 陸 續(xù) 開 發(fā) 了 浮 點(diǎn) 運(yùn) 算 軟 件 包、 顯 示 驅(qū) 動(dòng) 軟 件， 設(shè) 計(jì) 了 文 件 系 統(tǒng)、 實(shí) 用 程 序、 命 令 解 釋 器(shell) 和 匯 編 程 序。 到 了1970 年， 在 這 一 切 都 完 成 之 后， 他 們 給 新 系 統(tǒng) 起 了 一 個(gè) 同MULTICS 發(fā) 音 相 近 的 名 字Unix。 隨 后， 整 個(gè)Unix 用C 語(yǔ) 言 全 部 重 寫。 自 此，Unix 誕 生 了。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,第一，,Unix,是 世 界 上 惟 一 能 在 筆 記 本 計(jì) 算 機(jī)、,PC,機(jī)、 工 作 站 直 至 巨 型 機(jī) 上 運(yùn) 行 的 操 作 系 統(tǒng)。,,第 二， 系 統(tǒng) 源 代 碼 非 常 有 效， 系 統(tǒng) 容 易 適 應(yīng) 特 殊 的 需 求。,,第三， 它 是 一 個(gè) 良 好 的、 通 用 的、 多 用 戶、 多 任 務(wù) 的 分 時(shí) 操 作 系 統(tǒng)。,,第四，,Unix,有 良 好 的 樹 形 文 件 系 統(tǒng) 和 一 定 的 安 全 機(jī) 制， 有 簡(jiǎn) 潔 的 字 符 流 文 件 和 文 件 保 護(hù) 機(jī) 制。,Unix,有 功 能 強(qiáng) 大 的,shell,，,它 既 是 命 令 解 釋 器， 又 是 編 程 用 高 級(jí) 語(yǔ) 言， 還 可 用 于 擴(kuò) 充 系 統(tǒng) 的 功 能。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,在,IBM,個(gè) 人 計(jì) 算 機(jī) 出 現(xiàn) 之 后，,SCO,公 司 推 出 了,PC,版 本 的,Unix--SCO Unix,。,,隨 后，,Unix,也 被 移 植 到,Motorola 68000 CPU,的 微 機(jī) 上。,80,年 代 中 期， 工 作 站 又 把,Unix,帶 入 更 廣 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域，,,Sun,公 司 的,Solaris,（,Unix,的 兼 容 操 作 系 統(tǒng)） 是 其 典 型 代 表。,,在 嵌 入 式 操 作 系 統(tǒng) 中， 著 名 的,QNX,也 是,Unix,的 兼 容 操 作 系 統(tǒng)。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,----,,4. 第 四 代 大 規(guī) 模 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) 時(shí) 期,,,----,,(1) CP/M 的 冷 落 和MS DOS 的 興 旺,,,----,1973 年Gary Kildall 看 到 對(duì) 于 個(gè) 人 計(jì) 算 機(jī) 操 作 系 統(tǒng) 的 需 求， 設(shè) 計(jì) 了CP/M 操 作 系 統(tǒng)(Control Program/Microprocessor or Microcomputer)。CP/M 操 作 系 統(tǒng) 有 較 好 的 層 次 結(jié) 構(gòu)。 它 的BIOS( 基 本 輸 入 輸 出 系 統(tǒng)) 把 操 作 系 統(tǒng) 的 其 他 模 塊 與 硬 件 配 置 分 隔 開， 即 只 有BIOS 與 硬 件 配 置 有 關(guān)， 所 以 它 的 可 移 植 性 好， 還 具 有 較 好 的 可 適 應(yīng) 性 和 易 學(xué) 易 用 性。 到 了1981 年， CP/M 操 作 系 統(tǒng) 成 為 世 界 上 流 行 最 廣 的8 位 操 作 系 統(tǒng) 之 一。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,MS DOS 操 作 系 統(tǒng) 具 有 性 能 優(yōu) 良 的 文 件 系 統(tǒng)， 但 它 受 到Intel x86 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 限 制， 并 缺 乏 以 硬 件 為 基 礎(chǔ) 的 存 儲(chǔ) 保 護(hù) 機(jī) 制， 它 仍 屬 于 單 用 戶 單 任 務(wù) 操 作 系 統(tǒng)。 從1981 的1.0 版 到1998 年 隱 藏 在Windows 95/98 之 下 的7.0 版，MS DOS 歷 經(jīng) 了16 個(gè) 年 頭。 迄 今 仍 有 一 批MS DOS 愛(ài) 好 者 們 為MS DOS 繼 續(xù) 開 發(fā) 著 各 種 應(yīng) 用 軟 件 產(chǎn) 品。,,操作系統(tǒng)發(fā)展,,