微机原理与接口技术第1章

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1、1微机原理与接口技术大家好！2课程目标掌握：微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计方法微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力3教材及实验指导书教材：《微机原理与接口技术》（第3版）.冯博琴，吴宁主编.清华大学出版社实验指导书《微机原理与接口技术实验指导书》（讲义）陈文革，吴宁，夏秦编.西安交通大学《微机原理与接口技术题解及实验指导》（第3版）.吴宁，陈文革编.清华大学出版社4考核方式平时作业10%课内实验10%期末考试80%欢迎自愿参加课外开放性实验5第1章微型计算机基础概论主要内容：微机系统的组成计算机中的

2、编码、数制及其转换无符号二进制数的运算算术运算和逻辑运算运算中的溢出机器数的表示及运算基本逻辑门及译码器6微型计算机系统微型机的工作原理微机系统的基本组成7一、计算机的工作原理计算机中的指令执行过程冯•诺依曼计算机工作原理非冯•诺依曼计算机特点81.计算机中的指令执行过程计算机的工作是逐条执行由指令构成的程序指令：由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。9指令执行的一般过程取指令取指部件，分析部件，执行部件指令译码读取操作数执行指令存放结果10指令的顺序执行和并行执行顺序执行方式：各功能部件交替工作，按顺序完成指令的执行过程。并行流水线方式：各功

3、能部件并行工作。11顺序工作方式取指令1执行指令1分析指令1CPUBUS忙碌忙碌取指令2执行指令2分析指令212并行流水线工作方式EU取指令1执行指令1分析指令1CPU取指令2执行指令2分析指令2取指令3执行指令3分析指令3BIU忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌2.冯•诺依曼计算机冯•诺依曼计算机的工作原理存储程序工作原理结构特点运算器为核心1314冯•诺依曼计算机体系结构运算器存储器控制器输入设备输出设备15冯•诺依曼机的工作过程内存中的程序指令1指令2指令n┇分析获取操作数执行存放结果┇程序计数器PC地址CPU取出操作数16冯•诺依曼机的工作过程取一条指令

4、的工作过程：将指令所在地址赋给程序计数器PC；PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1；把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码，选中相应单元。CPU的控制器发出读命令。在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数据总线DB。把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。指令译码因为取出的是指令的操作码，故数据寄存器DR把它送到指令寄存器IR，然后再送到指令译码器ID内存单元地址PC1000FH地址寄存器1000FH+1“读存储器”命令指令译码数据总线B1H┇┇内存储器地址总线B1H1000FH微机读取一条指令的工作过程：冯•诺依

5、曼机的特点和不足特点：程序存储，共享数据，顺序执行属于顺序处理机，适合于确定的算法和数值数据的处理。不足：与存储器间有大量数据交互，对总线要求很高；执行顺序由程序决定，对大型复杂任务较困难；以运算器为核心，处理效率较低；由PC控制执行顺序，难以进行真正的并行处理。183.非冯•诺依曼机结构主要特征并行性典型类型数据流计算机结构（DataflowImageProcessingSystem）哈佛结构（HarvardArchitecture）19数据流计算机结构采用数据驱动方式程序的执行顺序不是由程序计数器控制，而是由指令间的数据流控制当指令具有所需数据、且

6、输出端没有数据时就可执行。20采用数据驱动数据流计算机结构数据流处理机工作原理21哈佛结构指令和数据分别存放在两个独立的存储器模块中；CPU与存储器间指令和数据的传送分别采用两组独立的总线；可以在一个机器周期内同时获得指令操作码和操作数。2223二、微机系统组成主机硬件系统外设微机系统系统软件软件系统应用软件CPU存储器输入/输出接口总线241.微处理器微处理器简称CPU，是计算机的核心。主要包括：运算器控制器寄存器组252.存储器定义：用于存放计算机工作过程中需要操作的数据和程序。26有关内存储器的几个概念内存单元的地址和内容内存容量内存的操作内存的

7、分类27内存单元的地址和内容内存按单元组织每单元都对应一个地址，以方便对单元的寻址1011011038F04H内存地址单元内容28内存容量内存容量：所含存储单元的个数，以字节为单位内存容量的大小依CPU的寻址能力而定实地址模式下为CPU地址信号线的位数29内存操作读：将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；写：CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。30内存储器的分类随机存取存储器（RAM）只读存储器（ROM）按工作方式可分为313.输入/输出接口接口是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/O接口外设32接口的分类串行接口并行接口数字接口模

8、拟接口输入接口输出接口33接口的功能数据缓冲寄存；信号电平或类型的转换；实现主机与外设间的运行