微型計(jì)算機(jī)原理概述

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1、1.1 1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.2 1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.3 1.3 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程1.5 1.5 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展掌握微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)掌握微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成算機(jī)系統(tǒng)的組成熟悉微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熟悉微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微處理器、微型計(jì)算機(jī)微處理器、微型計(jì)算機(jī) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)1.1.1 臺(tái)式計(jì)算機(jī)構(gòu)成臺(tái)式

2、計(jì)算機(jī)構(gòu)成中央處理器中央處理器CPU 系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板內(nèi)存內(nèi)存 硬盤硬盤 軟盤軟盤顯示卡顯示卡 顯示器顯示器光盤存儲(chǔ)器光盤存儲(chǔ)器聲卡與音像聲卡與音像 網(wǎng)卡網(wǎng)卡 機(jī)箱、鼠標(biāo)、鍵盤機(jī)箱、鼠標(biāo)、鍵盤1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1 計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成1.1

3、計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)構(gòu)成計(jì)算機(jī)是由計(jì)算機(jī)是由硬件硬件與與軟件軟件兩大子系統(tǒng)組成。兩大子系統(tǒng)組成。硬件與軟件二者密不可分，缺一不可。硬件硬件與軟件二者密不可分，缺一不可。硬件提供物資基礎(chǔ)，軟件提供最終實(shí)現(xiàn)手段。提供物資基礎(chǔ)，軟件提供最終實(shí)現(xiàn)手段。1.2.1 計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)的組成1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.2 1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.1.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念微型計(jì)算機(jī)：微型計(jì)算機(jī)：指以微處理器為核心，配上指以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路等所組成的計(jì)輸出接口電路等所組成的計(jì)算機(jī)（又稱為主

4、機(jī)）。算機(jī)（又稱為主機(jī)）。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：指以微型計(jì)算機(jī)為中心，指以微型計(jì)算機(jī)為中心，配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源和輔助電路配以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源和輔助電路（統(tǒng)稱為硬件）以及指揮計(jì)算機(jī)工作的系（統(tǒng)稱為硬件）以及指揮計(jì)算機(jī)工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。統(tǒng)軟件所構(gòu)成的系統(tǒng)。2.MP2.MP、MCMC、MCS MCS 相互關(guān)系相互關(guān)系 微處理器微處理器MP、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)MC和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)MCS，這是三個(gè)含義不同但又有著密切依存關(guān)系。這是三個(gè)含義不同但又有著密切依存關(guān)系。(1).微處理器微處理器uP或或MP(MicroProcessor)在一片超大規(guī)模集成電路上

5、，將運(yùn)算器和控制器集成在在一片超大規(guī)模集成電路上，將運(yùn)算器和控制器集成在一起，稱微處理器。有時(shí)簡(jiǎn)稱一起，稱微處理器。有時(shí)簡(jiǎn)稱CPU.(2).微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)MC(MicroComputer)以微處理器為核心以微處理器為核心;存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入輸出接口輸入輸出接口I/O及輔助電路及輔助電路.通過(guò)總線與其它部件相連通過(guò)總線與其它部件相連.1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)(3)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（MicroComputer System),簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱MCS。以微型計(jì)算機(jī)為核心以微型計(jì)算機(jī)為核心外圍設(shè)備（輸入輸出設(shè)備）外圍設(shè)備（輸入輸出設(shè)備）電源電源 系統(tǒng)

6、軟件系統(tǒng)軟件1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)(4)MP、MC、MCS 的相互關(guān)系的相互關(guān)系圖圖1.1 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)的組成-馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算的思想是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算的思想是程序控制程序控制程序程序人編寫的計(jì)算步驟，程序預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。存人編寫的計(jì)算步驟，程序預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器還用于暫存參與計(jì)算的數(shù)和計(jì)算結(jié)果等數(shù)據(jù)。儲(chǔ)器還用于暫存參與計(jì)算的數(shù)和計(jì)算結(jié)果等數(shù)據(jù)。1.2.2 基于總線的微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基于總線的微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)以二進(jìn)制形式表示指令和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式表示指令和數(shù)據(jù)程序

7、和數(shù)據(jù)事先存放在存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)在工作時(shí)程序和數(shù)據(jù)事先存放在存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)在工作時(shí)能夠高速地從存儲(chǔ)器中取出指令加以執(zhí)行能夠高速地從存儲(chǔ)器中取出指令加以執(zhí)行由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大部件組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)等五大部件組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)輸輸入入設(shè)設(shè)備備控制器控制器輸輸出出設(shè)設(shè)備備 CPU 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器ALU運(yùn)算器運(yùn)算器運(yùn)算器是進(jìn)行運(yùn)算的部件。運(yùn)算包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器是進(jìn)行運(yùn)算的部件。運(yùn)算包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。一般簡(jiǎn)稱一般簡(jiǎn)稱ALU?？刂破骺刂破骺刂破魍ㄟ^(guò)對(duì)指令的譯碼，控

8、制自身和其它部分運(yùn)行。控制器通過(guò)對(duì)指令的譯碼，控制自身和其它部分運(yùn)行。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和和指令指令的部件。其物理容量的部件。其物理容量(大小大小)是固是固定的，以字節(jié)為單位定的，以字節(jié)為單位(B)。輸入設(shè)備輸入設(shè)備：典型的輸入設(shè)備是典型的輸入設(shè)備是鍵盤鍵盤。輸出設(shè)備輸出設(shè)備：輸入與輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)與外界進(jìn)行信息交換的場(chǎng)所，它輸入與輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)與外界進(jìn)行信息交換的場(chǎng)所，它們與計(jì)算機(jī)通過(guò)們與計(jì)算機(jī)通過(guò)I/O接口實(shí)現(xiàn)信息的交換。接口實(shí)現(xiàn)信息的交換。典型的輸出設(shè)備是典型的輸出設(shè)備是顯示器顯示器。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2微

9、型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成微處理器微處理器：進(jìn)行算數(shù)：進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)程序、：存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)、符號(hào)等數(shù)據(jù)、符號(hào)等I/O接口接口：使外設(shè)：使外設(shè)與微機(jī)相連。與微機(jī)相連。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（1）總線：）總線：總線是連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線，總線是連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線，微機(jī)中各功能部件之間的信息是通過(guò)總線傳輸。微機(jī)中各功能部件之間的信息是通過(guò)總線傳輸。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB：裝載數(shù)據(jù)和指令代碼?？偩€寬度：總線：裝載數(shù)據(jù)和指令代碼?？偩€寬度：總線中中 信號(hào)線的條數(shù)。信號(hào)線的條數(shù)。地址總線地址總線AB：裝載地址

10、信號(hào)。寬度由：裝載地址信號(hào)。寬度由CPU所能直接訪所能直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間容量而定。問(wèn)的存儲(chǔ)空間容量而定?？刂瓶偩€控制總線CB：CPU向其他部件傳送控制信號(hào)，其他部向其他部件傳送控制信號(hào)，其他部件向件向CPU傳送狀態(tài)信號(hào)和請(qǐng)求信號(hào)。寬度各異。傳送狀態(tài)信號(hào)和請(qǐng)求信號(hào)。寬度各異。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（2）微處理器）微處理器CPU:由運(yùn)算器、控制器、寄存器由運(yùn)算器、控制器、寄存器3部分組成。實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。部分組成。實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。計(jì)算機(jī)的核心部件；計(jì)算機(jī)的核心部件；用來(lái)實(shí)現(xiàn)指令的自動(dòng)裝入和自動(dòng)執(zhí)行；用來(lái)實(shí)現(xiàn)指令的自動(dòng)裝入和自動(dòng)執(zhí)行；實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)本身的自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)本身的自動(dòng)

11、化。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)地址信號(hào)地址信號(hào)標(biāo)標(biāo) 志志寄存器寄存器指令寄存器指令寄存器數(shù)據(jù)暫存器數(shù)據(jù)暫存器控制電路控制電路指令譯碼器指令譯碼器地地址址寄寄存存器器指指 令令指指 針針寄存器寄存器R1R2R3R4寄存器組寄存器組運(yùn)運(yùn)算算器器IP數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)ALUALU控制器控制器1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)ALUOI2I1ALPCIDIRPLAFARDRRA256字節(jié)字節(jié)RAM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器算術(shù)邏輯算術(shù)邏輯標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器程序寄存器程序寄存器地址寄存器地址寄存器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器指令寄存器指令寄存器累加器累加器寄存器陣列寄存器陣列指令譯碼器指令譯碼器1

12、.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)運(yùn)算器：運(yùn)算器：又稱算術(shù)邏輯單元（又稱算術(shù)邏輯單元（ALU），用來(lái)進(jìn)行算術(shù)或），用來(lái)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算以及移位循環(huán)等操作。邏輯運(yùn)算以及移位循環(huán)等操作?？刂破鳎嚎刂破鳎河址Q控制單元（又稱控制單元（CU），是全機(jī)的指揮控制中心。），是全機(jī)的指揮控制中心。它負(fù)責(zé)把指令逐條從存儲(chǔ)器中取出，經(jīng)譯碼分析后向全它負(fù)責(zé)把指令逐條從存儲(chǔ)器中取出，經(jīng)譯碼分析后向全機(jī)發(fā)出機(jī)發(fā)出 取數(shù)、執(zhí)行、存數(shù)等控制命令，以保證正確完成取數(shù)、執(zhí)行、存數(shù)等控制命令，以保證正確完成程序所要求的功能。程序所要求的功能。指令寄存器指令寄存器IR：用來(lái)存放從存儲(chǔ)器取出的將要執(zhí)行的指用來(lái)存放從存儲(chǔ)器取出的將要

13、執(zhí)行的指令碼。令碼。指令譯碼器指令譯碼器ID：用來(lái)對(duì)指令寄存器用來(lái)對(duì)指令寄存器IR中的指令操作碼字中的指令操作碼字段進(jìn)行譯碼，以確定該指令應(yīng)執(zhí)行什么段進(jìn)行譯碼，以確定該指令應(yīng)執(zhí)行什么 操作。操作?？删幊踢壿嬯嚵锌删幊踢壿嬯嚵蠵LA：用來(lái)產(chǎn)生取指令所需要的各種微用來(lái)產(chǎn)生取指令所需要的各種微操作的控制信號(hào)，并經(jīng)過(guò)控制總線操作的控制信號(hào)，并經(jīng)過(guò)控制總線CB送往有關(guān)部件，從送往有關(guān)部件，從而使計(jì)算機(jī)完成相應(yīng)的操作。而使計(jì)算機(jī)完成相應(yīng)的操作。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)內(nèi)部寄存器：內(nèi)部寄存器：程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCPC：有時(shí)稱為指令指針有時(shí)稱為指令指針I(yè)P，它被用來(lái)存放下，它被用來(lái)存放下一條要

14、執(zhí)行指令所在存儲(chǔ)單元的地址。一條要執(zhí)行指令所在存儲(chǔ)單元的地址。地址寄存器地址寄存器ARAR：用來(lái)存放正要取出的指令的地址或數(shù)據(jù)用來(lái)存放正要取出的指令的地址或數(shù)據(jù)操作數(shù)的地址。操作數(shù)的地址。數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器DRDR：用來(lái)暫時(shí)存放指令或數(shù)據(jù)。用來(lái)暫時(shí)存放指令或數(shù)據(jù)。累加器累加器A A：它是使用最頻繁的一個(gè)寄存器。它是使用最頻繁的一個(gè)寄存器。標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器FLAGSFLAGS：有時(shí)也稱為程序狀態(tài)字（有時(shí)也稱為程序狀態(tài)字（PSW），），用來(lái)存放執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令或測(cè)試指用來(lái)存放執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令或測(cè)試指令后建立的各種狀態(tài)碼內(nèi)容以及對(duì)令后建立的各種狀態(tài)碼內(nèi)容以及

15、對(duì)CPU操作進(jìn)行控制操作進(jìn)行控制的控制信息。的控制信息。寄存器陣列寄存器陣列RARA：相當(dāng)于微處理器內(nèi)部的相當(dāng)于微處理器內(nèi)部的RAM。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)ALU：算術(shù)邏輯單元：算術(shù)邏輯單元：執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的裝置。執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的裝置。PC：程序寄存器：程序寄存器：保存下一條指令地址。自動(dòng)加保存下一條指令地址。自動(dòng)加1。F：標(biāo)志寄存器：標(biāo)志寄存器：是有一些標(biāo)志位組成。是有一些標(biāo)志位組成。IR：指令寄存器：指令寄存器：存儲(chǔ)當(dāng)前正在譯碼、執(zhí)行的指令。存儲(chǔ)當(dāng)前正在譯碼、執(zhí)行的指令。DR：數(shù)據(jù)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器：存儲(chǔ)內(nèi)存讀出的內(nèi)容。存儲(chǔ)內(nèi)存讀出的內(nèi)容。AR：地址寄存器：地址寄存器

16、：由它把要尋址的單元的地址通過(guò)地由它把要尋址的單元的地址通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器。址總線送至存儲(chǔ)器。PSW：狀態(tài)字寄存器：狀態(tài)字寄存器：存儲(chǔ)前一時(shí)刻指令執(zhí)行的狀態(tài)存儲(chǔ)前一時(shí)刻指令執(zhí)行的狀態(tài)標(biāo)志。標(biāo)志。SP：堆棧指針：堆棧指針：保存斷點(diǎn)地址和現(xiàn)場(chǎng)信息保存斷點(diǎn)地址和現(xiàn)場(chǎng)信息。指令執(zhí)行過(guò)程：取指，分析指令，執(zhí)行指令。指令執(zhí)行過(guò)程：取指，分析指令，執(zhí)行指令。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)(3)存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器：由由CPU之外的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，之外的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，存放程序、操作數(shù)、運(yùn)算的中間結(jié)果和最終數(shù)據(jù)。存放程序、操作數(shù)、運(yùn)算的中間結(jié)果和最終數(shù)據(jù)。00單元01單元02單元03單元04單

17、元FF單元地址譯碼器地址譯碼器地址地址內(nèi)容內(nèi)容00010203FF控制控制CPU來(lái)的來(lái)的控制信號(hào)控制信號(hào)ABDB1 1）存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)）存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)n根根CPU地址線地址線AB數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線DB控制線控制線CB地地址址譯譯碼碼器器1100110000110011101010101111000010001000地址地址00.0000地址地址00.0001地址地址00.0010地址地址00.0011地址地址111111內(nèi)存結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)存結(jié)構(gòu)示意圖1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)讀讀2 2）讀操作）讀操作10011001（99 H)11100111（E7H）001

18、10001（31H）10000100（84H）01100000（60H）地址譯碼器地址譯碼器地址地址內(nèi)容內(nèi)容00010203FF控制控制ABDB10011001（99H）040484H10011001（99 H)11100111（E7H）00110001（31H）10000100（84H）01100000（60H）地址譯碼器地址譯碼器地址地址內(nèi)容內(nèi)容00010203FF控制控制ABDB10011001（99H）041.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)寫寫3 3）寫操作）寫操作10011001（99 H)11100111（E7H）00110001（31H）01100000（60H）地址譯碼器地址

19、譯碼器地址地址內(nèi)容內(nèi)容00010203FF控制控制ABDB10011001（99H）040484H10011001（99 H)11100111（E7H）00110001（31H）01100000（60H）地址譯碼器地址譯碼器地址地址內(nèi)容內(nèi)容00010203FF控制控制ABDB10011001（99H）0410011001（99 H)11100111（E7H）00110001（31H）10000100（84H）01100000（60H）地址譯碼器地址譯碼器地址地址內(nèi)容內(nèi)容00010203FF控制控制ABDB10011001（99H）041.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（4）I/O設(shè)備及其接口

20、電路設(shè)備及其接口電路：輸入設(shè)備將程序、：輸入設(shè)備將程序、原始數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)信息送給計(jì)算機(jī)；輸出設(shè)備將原始數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)信息送給計(jì)算機(jī)；輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)的計(jì)算和處理結(jié)果或回答信號(hào)以各種形計(jì)算機(jī)的計(jì)算和處理結(jié)果或回答信號(hào)以各種形式表現(xiàn)出來(lái)。外設(shè)與式表現(xiàn)出來(lái)。外設(shè)與CPU間的硬件連線和信息間的硬件連線和信息交換要經(jīng)交換要經(jīng)接口電路。接口電路。接口電路：接口電路：是微處理器與是微處理器與I/O設(shè)備聯(lián)系的必經(jīng)之設(shè)備聯(lián)系的必經(jīng)之路，具有協(xié)調(diào)和轉(zhuǎn)換功能。種類很多。路，具有協(xié)調(diào)和轉(zhuǎn)換功能。種類很多。1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件分為兩大類：系統(tǒng)軟件和用戶軟件。計(jì)算機(jī)

21、軟件分為兩大類：系統(tǒng)軟件和用戶軟件。裸機(jī)裸機(jī)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序（解釋、編譯）語(yǔ)言處理程序（解釋、編譯）各種標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)各種標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)管理應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件服務(wù)性支撐軟件服務(wù)性支撐軟件軟硬件層次軟硬件層次n應(yīng)當(dāng)指出，硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是相輔相成的，共同構(gòu)成應(yīng)當(dāng)指出，硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是相輔相成的，共同構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，缺一不可。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，缺一不可。1.3 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.4 1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程一、指令和程序一、指令和程序1、指令：指令：指令是用來(lái)指揮和控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的指令是用來(lái)指揮和控制計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。

22、一條指令包括兩個(gè)基本組成部分，即命令。一條指令包括兩個(gè)基本組成部分，即操作碼操作碼和和地址碼地址碼。2、指令系統(tǒng)：指令系統(tǒng)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能識(shí)別和執(zhí)行的全部指令的一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能識(shí)別和執(zhí)行的全部指令的集合稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。集合稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。3、程序：程序：完成或解決某一特定問(wèn)題而編寫的指令序列稱完成或解決某一特定問(wèn)題而編寫的指令序列稱為程序。通常用二進(jìn)制代碼形式組成的指令序列稱為為程序。通常用二進(jìn)制代碼形式組成的指令序列稱為機(jī)器語(yǔ)言程序，即目標(biāo)程序。機(jī)器語(yǔ)言程序，即目標(biāo)程序。1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程4、匯編語(yǔ)言程序：匯編語(yǔ)言程序：用助記符形式組成的指令序列稱

23、為匯用助記符形式組成的指令序列稱為匯編語(yǔ)言程序，或符號(hào)程序。編語(yǔ)言程序，或符號(hào)程序。例如：助記符例如：助記符ADD表示加法指令表示加法指令 ADD AX,BX 的二進(jìn)制代碼為的二進(jìn)制代碼為0000001111000011 1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程二、計(jì)算機(jī)的基本工作流程二、計(jì)算機(jī)的基本工作流程 1.模型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。模型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。輸輸入入設(shè)設(shè)備備運(yùn)算器運(yùn)算器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制器控制器輸出設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制信號(hào)控制信號(hào)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)控制信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)控控制制信信號(hào)號(hào)指指令令1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程2.CPU2.CPU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 控

24、制單元控制單元 I/O控制邏輯控制邏輯 工作寄存器組工作寄存器組 ALU暫存數(shù)據(jù)和結(jié)果暫存數(shù)據(jù)和結(jié)果算術(shù)和算術(shù)和邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算分析和分析和執(zhí)行指令執(zhí)行指令1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程3.指令的執(zhí)行過(guò)程指令的執(zhí)行過(guò)程 第一步：取指第一步：取指 第二步：分析第二步：分析 第三步：執(zhí)行第三步：執(zhí)行 1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程例：例：MOV AL,07H ADD AL,10 HLT1 1011 0001 (MOV AL,n)0000 0111 (n=7)2 0000 1000 (ADD AL,n)0000 1010 (n=10)3 1111 1110 (HL

25、T)0000 0111地址地址內(nèi)容內(nèi)容000102031011 0001040000 10000000 10101111 1110MOV AL,nn=7ADD AL,nn=10HLT1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程IDIRPLADRALUOI2I1AL0000 0000BLARPC0000 0111000102031011 0001040000 10000000 10101111 11100000 000010000 00012003讀讀1011 0001451011 000161011 000171011 0001 (MOV AL,n)1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的

26、工作過(guò)程IDIRPLADRALUOI2I1AL0000 0001BLARPC0000 0111000102031011 0001040000 10000000 10101111 11100000 000110000 00102013讀讀0000 0111450000 011160000 011170000 0111 (n=7)1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程IRIDPLADRALUOI2I1AL0000 0010BLARPC0000 0111000102031011 0001040000 10000000 10101111 11100000 001010000 00112023

27、讀讀0000 1000450000 100060000 100070000 1000 (ADD AL,n)1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程IRIDPLADRALUOI2I1AL0000 0011BLARPC0000 0111000102031011 0001040000 10000000 10101111 11100000 001110000 01002033讀讀0000 1010450000 101060000 011170000 1010 (n=10)AL 0001 0001891.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程4、計(jì)算機(jī)的工作流程、計(jì)算機(jī)的工作流程 （1）編

28、制程序 （2）啟動(dòng)計(jì)算機(jī) （3）輸出結(jié)果1.4 微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程1.5 1.5 微計(jì)算機(jī)的發(fā)展微計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.3.1.計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1946年，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院.第一代：（1946-1957）：電子管第二代：（1957-1964）：晶體管第三代：（1965-1971）：中小規(guī)模集成電路管第四代：（1970-1992）：超大規(guī)模集成電路1.5 微計(jì)算機(jī)的發(fā)展微計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.3 微計(jì)算機(jī)的發(fā)展微計(jì)算機(jī)的發(fā)展微處理器的發(fā)展：微處理器的發(fā)展：第一階段（第一階段（1971-1972）：）：PMOS 4004、8008，四位、八位字長(zhǎng)低檔，四

29、位、八位字長(zhǎng)低檔CPU 指令周期：指令周期：2毫秒（毫秒（us）,時(shí)鐘：時(shí)鐘：2.54MHZ 集成度：集成度：2000只晶體管只晶體管/片片第二階段（第二階段（1973-1978）：）：8080/8085、Z80，M6800，八位中高檔，八位中高檔CPU 指令周期：指令周期：12us,時(shí)鐘：時(shí)鐘：2.55MHZ 集成度：集成度：10000只晶體管只晶體管/片片第三階段（第三階段（1978-1981）：）：PMOS 8086，Z8000，M6800，十六位字長(zhǎng)，十六位字長(zhǎng)CPU.指令周期：指令周期：0.5us,時(shí)鐘：時(shí)鐘：510MHZ 集成度：集成度：30000只晶體管只晶體管/片。片。1.3

30、微計(jì)算機(jī)的發(fā)展微計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四階段（第四階段（1981-1993）：）：三十二位微處理器：三十二位微處理器：80386、80486、MC68010、MC68020。指令周期：，指令周期：，時(shí)鐘：時(shí)鐘：1620MHZ，集成度集成度:1550萬(wàn)管萬(wàn)管/片。片。第五階段第五階段1993年以來(lái)：年以來(lái)：32位機(jī)位機(jī) Pentium劃時(shí)代的微處理器投入使用劃時(shí)代的微處理器投入使用.時(shí)鐘：時(shí)鐘：60150MHZ，集成度，集成度310萬(wàn)只萬(wàn)只/管以上管以上 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線是內(nèi)部數(shù)據(jù)總線是32位，外部數(shù)據(jù)總線為位，外部數(shù)據(jù)總線為64位，使一位，使一個(gè)總線周期的數(shù)據(jù)傳輸量提高一倍。個(gè)總線周期的數(shù)據(jù)傳輸量提高一倍

31、。1.3 微計(jì)算機(jī)的發(fā)展微計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一章第一章 小小 結(jié)結(jié)計(jì)算機(jī)組成計(jì)算機(jī)組成微型計(jì)算機(jī)的組成微型計(jì)算機(jī)的組成CPU的結(jié)構(gòu)與功能的結(jié)構(gòu)與功能計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一章 思考題1.1 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者之間有什么不同？1.2 微處理器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上由哪幾部分組成?微處理器應(yīng)具備什么功能?1.3 微型計(jì)算機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點(diǎn)?填空題填空題(1)數(shù)據(jù)總線為 數(shù)據(jù)信息 在系統(tǒng)模塊之間的傳輸提供通信線路。(2)地址總線用來(lái)指明數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)的 地址或 地址。(3)CPU內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)包括：運(yùn)算器 、控制器、寄存器 和 內(nèi)部總線 。2.選擇題選擇題 1KB表示【】。A)1

32、000位 B)1024位 C)1000字節(jié) D)1024字節(jié) 在計(jì)算機(jī)中，存儲(chǔ)信息速度最快的設(shè)備是【】。A)內(nèi)存 B)高速緩存 C)軟盤 D)硬盤 ROM的特點(diǎn)是【】。A)存取速度快 B)斷電后信息仍然保存 C)存儲(chǔ)容量大 D)用戶可以隨時(shí)讀寫 基于馮諾依曼思想而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包括【】。A)主機(jī)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備 B)控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備C)主機(jī)、存儲(chǔ)器、顯示器 D)鍵盤、顯示器、打印機(jī)、運(yùn)算器 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，主機(jī)是指【】。A)運(yùn)算器和內(nèi)存 B)存儲(chǔ)器和控制器 C)運(yùn)算器、控制器和內(nèi)存 D)CPU和存儲(chǔ)器 計(jì)算機(jī)指令一般包含【】?jī)刹糠?。A)數(shù)字和文字 B)數(shù)字和運(yùn)算符號(hào) C)操作碼和地址碼 D)源操作數(shù)和目的操作數(shù) 3.簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)答題1）微型機(jī)算計(jì)由幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分的功能。）微型機(jī)算計(jì)由幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分的功能。2）簡(jiǎn)述微型機(jī)算計(jì)執(zhí)行一條指令的過(guò)程。）簡(jiǎn)述微型機(jī)算計(jì)執(zhí)行一條指令的過(guò)程。3）微型機(jī)有哪幾種字長(zhǎng)？）微型機(jī)有哪幾種字長(zhǎng)？