微型计算机基础

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1、第一章微型计算机基础任课教师：杨利平E-mail:yanglp@cqu.edu.cn2021年10月6日计算机由哪些部分组成？第一章微型计算机基础教学目标掌握微机的组成和各部分的主要功能掌握微机的总线结构以及简单工作过程了解现代先进计算机技术和微机的主要性能指标主要教学内容微机系统概述微机的组成微机的硬件结构微机的运算基础微机的简单工作过程微机中的先进计算机技术1.1微机系统概述1.微机系统的三个层次微机系统中从局部到全局存在三个层次，包括：微处理器，微机和微机系统。微处理器是微机的核心部件包括算术逻辑部件ALU、控制部

2、件CU和寄存器组三个基本部分微机以微处理器为核心，加上大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口和系统总线组成微机系统以微机为核心，配以相应的外围设备、电源、辅助电路和控制微机工作的软件构成的完整的计算系统1.1微机系统概述2.微机系统的主要性能指标字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数计算机字长决定于其通用寄存器、内存储器、ALU的位数和数据总线的宽度存储容量是衡量计算机存储二进制信息量大小的重要指标运算速度每秒钟所能执行的指令条数外设的扩展能力软件配置情况1.2微型计算机的组成微型计算机由软件和硬件两大部分组

3、成硬件——构成微机的物理实体或物理装置微处理器存储器总线接口电路外部设备软件——微机所使用的各种程序的集合系统软件（操作系统、语言处理程序）应用软件（用户为解决某一实际问题而编写的程序）1.2微型计算机的组成1.微机的硬件组成微型计算机的工作原理为存储程序控制原理各部分的主要功能存储器：存储程序和数据；控制器：读取、解释并执行指令运算器：完成算术和逻辑运算；输入输出设备：完成程序和数据的输入输出任务运算器控制器存储器输入设备输出设备合称为中央处理单元（微处理器）1.2微型计算机的组成2.微机各组成部分的基本结构(

4、1)存储器计算机中存储程序和数据的部件存储器由一个个内存单元组成每个内存单元存放一个字节的二进制信息微机给每个单元规定不同的地址来管理内存内存单元的地址和存储内容是两个不同的概念内存操作读操作——将内存单元内容读入CPU写操作——将CPU内部信息送到内容单元保存内存分类随机存取存储器(RAM)只读存储器(ROM)地址内容00000H1011001000001H1100011100101010…F0000H00010101…FFFFFH110001011.2微型计算机的组成2.微机各组成部分的基本结构(2)微处理器微处理器

5、是微机的运算和控制指挥中心。不同的微处理器，其性能、内部结构、硬件配置和指令系统不同，但基本组成是相同的，由运算器、控制器和寄存器阵列三个主要部件组层。地址缓冲器数据缓冲器指令寄存器(IR)指令译码器(ID)操作控制器(OC)通用寄存器组堆栈指针(SP)程序计数器(PC)寄存器组累加器(ACC)累加锁存器暂存器标志寄存器(FR)算术逻辑单元(ALU)…控制总线(CB)控制器运算器内部总线地址总线(AB)数据总线(DB)1.2微型计算机的组成2.微机各组成部分的基本结构微处理器(运算器)运算器是执行算术运算和逻辑运算的部件

6、，由累加器(ACC)、暂存器、算术逻辑单元(ALU)、标志寄存器(FR)和一些逻辑电路组成。累加器(ACC)的两个功能寄存ALU运算前数据存放ALU运算后结果暂存器存放运算前数据ALU完成算术逻辑运算标志寄存器(FR)寄存运算结果的状态或特征累加器(ACC)累加锁存器暂存器标志寄存器(FR)算术逻辑单元(ALU)控制信号1.2微型计算机的组成2.微机各组成部分的基本结构标志寄存器(FR)标志寄存器(FR)寄存了ALU运算结果的某些重要状态或特征。每种状态或特征用一位标志。由于ALU的运算结果存放在累加器ACC中，因而FR

7、也反映了累加器ACC中存放数据的特征。主要标志位的含义：CF——进位标志位AF——辅助进位标志位ZF——零标志位PF——奇偶标志位SF——符号标志位OF——溢出标志位TF——陷阱标志位IF——中断标志位DF——方向标志位OFDFIFTFSFZFAFPFCF1502467891011FLAGS1.2微型计算机的组成2.微机各组成部分的基本结构微处理器(控制器)控制器是执行指令部件，包括取指令、分析指令和执行指令，由指令寄存器、指令译码器和定时控制电路等组成。指令寄存器(IR)指令译码器(ID)操作控制器(OC)…控制总线(

8、CB)指令控制信号控制器根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出控制信号。1.2微型计算机的组成2.微机各组成部分的基本结构微处理器(寄存器阵列)寄存器阵列实际上是微处理器内部的RAM，受芯片面积