Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

31
Introduction to Microcomputers 微微微微微 微微微 Ying-Wen Bai Department of Electrical Engineering, Fu Jen Catholic University

description

Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三. Ying-Wen Bai Department of Electrical Engineering, Fu Jen Catholic University. Microcomputer ?. MPU: Microprocessor Unit; CPU: Central Processing Unit. Microcomputer?. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Page 1: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Introduction to Microcomputers微算機概論電通三

Ying-Wen BaiDepartment of Electrical Engineering,

Fu Jen Catholic University

Page 2: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Microcomputer ?

MPU: Microprocessor Unit; CPU: Central Processing Unit

Page 3: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Microcomputer?

• A computer that uses microprocessor as its CPU. In the 1980s. Microcomputer could be effectively contrasted with minicomputer and mainframes, and typified as inexpensive, single-user systems. However, this is no longer true because minicomputers and even mainframes employ microprocessors.

• IBM PC was designed in 1981.

Page 4: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Microprocessor

• An integrated circuit that contains the Arithmetic-logic unit (ALU), control unit, sometimes the floating-point unit (FPU) of a computer’s central processing unit (CPU). Fabricated on a small flake of silicon and mass-produced at low cost, microprocessor can contain the equivalent million transistors and unquestionably one of the twentieth century’s greatest technological advances. (4004 designed by Intel at 1972)

Page 5: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

CPU

• CPU: Central Processing Unit• A computer’s internal storage, processing, and

control circuitry, including arithmetic-logic unit (ALU), the control unit, read-only memory (ROM), and random access memory (RAM). The ALU and control unit are wholly contained on a chip called the microprocessor; the memory is elsewhere on the motherboard or an adapter on the expansion bus.

Page 6: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

PC Motherboard Architecture (1981 IBM設計 )

Page 7: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Why microcomputers?• 1. 研究生 –各組實驗需求比率高 通訊 、控制、 計算機 、 VLSI 展示和實現研究結果 可程式規劃測試平台 ,….• 2. 工程師 –電子 / 電機 / 資工系畢業生必備知識之一 ( 多校必修 ) 工作上需要用到機會高 ( 大部分主管會假設你會一些 ) 可程式規劃應用功能 ,…• 3. 創業者 -- 創業中便宜而且是有力工具 ( 可程式規劃性 )• 4. 一般人 –生活上必需品 ( 各類產品內含微算機 : 資料收集、資料輸出和顯示、資料處理、資料儲存、資料傳輸、其他 )

Page 8: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

使用 ( 內含 ) 微算機 ( 電腦 ) 之各類產品•平板電腦、筆記型電腦、個人電腦、 PDA•雲端計算系統、伺服器、工作站、各類型電腦 /網路設備 / 通訊系統設備•智慧型手機、各類型手機•機器人 / 遊戲機 / 電子寵物•數位相機 / 數位攝影機 / 數位電視•醫療電子儀器•電子書 / 電子字典 / 電子表•汽車 / 捷運 / 各類現代車輛 / 機車 / 各類飛機•家庭保全系統 / 各類保全系統 / 各類控制器•其他 ( 很多 )

Page 9: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

教科書1. Textbook: Barry B. Brey, “The Intel Microprocessor,” Pearson

Prentice Hall, 2009, Eighth Edition.

• References:1. Walter A. Triebel and Avtar Singh, “The 8088 and 8086

Microprocessors,” Prentice Hall, 2003, Fourth Edition.2. Frank Vahid and Tony Givargis, Embedded System Design: A Unified

Hardware and Software Introduction, Hohn Wiley & Sons, Inc, 2002.3. A. K. Ray and K. M. Bhurchandi, “Intel Microprocessors”, McGRAW-

Hill Book Co., 2006

• Office Hours : Tuesday: 10:00~11:00• Thursday: 10:00~12:00• • Office: SF 719 •

Page 10: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

評分• 兩次小考 : 10% X 2• 期中考 : 30%• 期末考 : 30% • 四次作業 : 5% X 4

• 期末報告 : 0%~5% (加分 ) 2014/01/07以前繳交 題目與微算機概論相關 (4~8 頁 A4 紙張版 )• 上課出席 : 0%~5% ( 加分 )

• 2013/10/22 微算機概論小考 2013/11/12 微算機概論期中考 2013/12/31 微算機概論小考 2014/01/14 微算機概論期末考

Page 11: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

「微算機概論」評分情形和修課建議• 前幾年評分統計:選修本科目不及格率大約10~20%

•如果選修本科目,我們建議: 1. 選修本科目要來上課,每週點名 2. 針對本科目,每週請投入 3~9小時自修 時間( 閱讀課本,做習題 ) 3. 多次且仔細閱讀課本( 需要查字典或 查證其他資料) 和閱讀 PowerPoint, 做習題

Page 12: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Contents

1. Introduction to Microprocessor and Computer

2. Microprocessor and Its Architecture3. Addressing Modes4. Data Movement Instructions5. Arithmetic and Logic Instruction6. Program Control Instructions

Page 13: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Contents

• 7. Using Assembly Language with C/C++• 8. Programming the Microprocessor• 9. 8086/8088 Hardware Specifications• 10 Memory Interface• 11. Basic I/O Interface• 12. Interrupts• 13. Direct Memory Access and DMA-

controlled I/O

Page 14: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Contents

• 14. The Arithmetic Coprocessor, MMX, and SIMD Technologies

• 15. Bus Interface• 16. The 80186, 80188 and 80286

Microprocessors• 17. The 80386 and 80486

Microprocessors

Page 15: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Contents

• 18. The Pentium and Pentium Pro Microprocessors

• 19. The Pentium II, Pentium III, Pentium 4, and Core 2 Microprocessors

Page 16: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

The Computer Revolution• Progress in computer technology

– Underpinned by Moore’s Law • Makes novel applications feasible

– Computers in automobiles– Cell phones– Human genome project– World Wide Web– Search Engines– Cloud Computing

• Computers are pervasive

Page 17: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Classes of Computers• Desktop computers

– General purpose, variety of software– Subject to cost/performance tradeoff

• Server computers– Network based– High capacity, performance, reliability– Range from small servers to building sized

• Embedded computers– Hidden as components of systems– Stringent power/performance/cost constraints

Page 18: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

The Processor Market

Page 19: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Block Diagram of a Mobile Phone

Page 20: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

A Special Computer System:Block Diagram of Digital TV Hardware

CVBSRGB, FB

SCART

Y/C

ScalarDPS9450A

Video, de-interlacer, PIPVSP9407B

CV

BS

Audio

SIF

Line In

DigitalRGB

Control

Sound ProcessorMSP 3450 G

System uC, OSD, TeletextSDA 5550M

DVD / STB

VGA

480i analog YCrCb

digital YCrCb ITUR 656

Multimedia Tuner

DC Power

EEPROM

Audio Amp 5WTDA8944

Speaker

LVDSTHC63LV

SIF

CV

BS

Head Phone

Line Out

ADCSG9883

Philips Tuner Module

OSDDigital

Page 21: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Uniprocessor Performance

Constrained by power, instruction-level parallelism, memory latency

Page 22: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Worldwide smart phone and client PC shipments, full year 2011

• Smart Phone 487.8 millions +62.7%• Total client PCs 414.6 millions +14.8%• -Pads 63.2 millions +274.2%• -Netbooks 29.4 millions -25.3%• -Notebooks 209.6 millions +7.5%• -Desktops 112.4 millions +2.3%

Page 23: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Worldwide smart phone market Shipments by platform, full year 2011• Platform Shipment Growth• Total 487.7 millions +62%• Android 237.8 millions +244%• iOS 93.1 millions +98%• Symbian 80.1 millions -25%• BlackBerry 51.4 millions +5%• Bada 6.8 millions -4%• Windows 5.4 millions +14%

Page 24: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

平板電腦成為 2014 年 PC 成長動力 • 圖一、 2014 年平板電腦將佔 PC 出貨量達 24%•  

• 關鍵字: 平板電腦( Tablet PC )

Page 25: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

2013 Q2 智慧機銷量 2.25 億支• 市調機構表示,第 2 季全球智慧型手機銷售量達 2.25億支,不僅首度超越功能手機、年成長率更遠超過 4 成,三星、蘋果仍分居冠、亞軍,不過顧能也指出,高階機種中以均價

400 美元的產品成長性最高,下半年起對於以超過 600 美元旗艦機種為主打的品牌,都會造成壓力。• 第 2季全球手機整體銷售量為 4.35億支,較去年同期小幅成長 3.6 %,而在智慧型手機已是主流中的主流下,智慧型手機銷售量就佔其中的 51.8 %、達 2.25 億支,不僅是首度超越功能手機,銷量更較去年同期大增 46.5 %,而功能手機則節節衰退,第 2 季全球功能手機的銷售量為 2.1 億支,較去年同期大減 21 %。

Page 26: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Graphics in the Computer Systems

Page 27: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

Inside the Processor• AMD Barcelona: 4 processor cores

Page 28: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

PowerPoints

• Web: http://cs.ee.fju.edu.tw/

• E-mail: [email protected]

Page 29: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

微算機概論 助教• 研究生 : 宋明慶• 地點 : SF 743 計算機系統實驗室• TEL: (02) 29053592

• 討論時間 : 星期二 16:30~18:00 星期四 15:40~17:40•

Page 30: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

微算機概論 小考• 12:30~13:30 2013/10/22 ( 星期二 )

SF235

Page 31: Introduction to Microcomputers 微算機概論 電通三

微算機概論 PowerPoint

• iCAN

• http://cs.ee.edu.tw 電機系 計算機系統實驗室網頁• 光碟