微处理器系统原理与应用

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1、微处理器系统原理与应用数据处理器可以把微处理器系统定义为一个数据处理器。它是一个接收输入数据、处理数据并产生输出数据的黑匣子可编程数据处理器程序是用来告诉数据处理器对数据进行处理的指令集合微处理器系统信息数据处理系统冯·诺伊曼模型鉴于程序和数据在逻辑上是相同的，因此程序也能储存在处理器系统的存储器中冯·诺伊曼模型中存储的程序要求程序必须存储在内部存储器中完成某一任务的程序是通过操作一系列的开关或改变其配线来实现的处理器系统的存储单元主要用来存储程序及其响应数据。这意味着数据和程序应该具有相同的格式冯·诺伊曼模型中指令的顺序执行一段程序是由一组数

2、量有限的指令组成微处理器中的控制单元从内部存储器中提取一条指令，解释指令，接着执行指令指令的顺序执行是基于冯·诺伊曼模型的初始条件现代处理器系统以最高效的顺序来执行程序微处理器系统微处理器是用来实现运算和控制功能的部件由算术逻辑单元（ALU）、控制单元和寄存器组三个基本单元组成算术逻辑单元（ALU）算术逻辑单元（ALU）对数据进行逻辑、移位和算术运算逻辑运算。如：与、或、非和异或等移位运算。逻辑移位运算和算术移位运算算术运算。整数和实数的一些算术运算，通常这些运算都通过高效率的硬件来实现控制单元控制着系统各个子系统的操作根据指令的要求向系统各个

3、部件发出一系列相应的控制信息，使它们协调有序地工作寄存器组寄存器是用来暂时存放数据的高速独立的存储单元数据寄存器——使用几十个寄存器来提高运算速度，并且需要一些寄存器来保存这些运算的中间结果指令寄存器（IR）——从内部存储器中逐条取出指令，并将取出的指令寄存在指令寄存器中，解释并执行指令程序寄存器（PC）——是微处理器中一个通用寄存器。保存着当前正在执行的指令，当前的指令执行完后，计数器将自动加1，指向下一条指令的内部存储器地址存储器存储器是存储单元的集合每一个存储单元都有唯一的标识，称为地址数据以称为字的位组形式在内存中传入和传出字可以是8位

4、、16位、32位或64位计算机中定义字是8位，称为一个字节数值的表示二进制0和1组合表达一个数值微处理器内部的基本数制十进制0－9共十个数字组合表达一个数值常用于编程使用十六进制0－9、A、B、C、D、E、F共十六个数字和字母组合表达一个数值，以0x为前辍常用于编程使用数值的类型字节8位（B7B6B5B4B3B2B1B0）双字节16位（B15-B8B7-B0）高字节：B15B14B13B12B11B10B9B8低字节：B7B6B5B4B3B2B1B0四字节32位（B31-B24B23-B16B15-B8B7-B0）高字节：B31B30B29B2

5、8B27B26B25B24次高字节：B23B22B21B20B19B18B17B16次低字节：B15B14B13B12B11B10B9B8低字节：B7B6B5B4B3B2B1B0数值的存放寄存器长度可以是8位、16位、32位，甚至64位。读写速度快，但结构复杂，不适合大量使用，断电后数据消失。通常用来暂时保存数据和容量非常小的存储空间。存储器以字节为编址单位，可以进行字节、双字节、四字节三种方式的访问，还可以八字节方式访问。访问：读取或写存通过专用的电信号线进行读写，速度相对较慢，但容量大，有的断电后数据不丢失。通常用来保存大量数据，构建容量较

6、大的存储空间。若干个寄存器构成寄存器组，可以直接访问，也可以通过专用辅助电路构成类似存储器结构，由专用电信号线来访问。存储单元存储器以字节为基本存储单元，统一编址每个存储单元都有唯一的地址与之相对应每个字节的数占用一个存储单元每个双字节的数占用两个连续的存储单元低字节保存在低地址，高字节保存在高地址每个四字节的数占用四个连续的存储单元低字节保存在低地址，高字节保存在高地址0xfe0xdc0xba0x980x760x540x320x100x200010000x200010010x200010020x200010030x200010040x2000

7、10050x200010060x200010070xfe0xdc0x98ba0x10325476存储地址存储器每个存储单元都有唯一地址每个数据的地址都采用低地址来标识0xfe地址为0x200010000xdc地址为0x200010010x98ba地址为0x200010020x10325476地址为0x200010040xfe0xdc0xba0x980x760x540x320x100x200010000x200010010x200010020x200010030x200010040x200010050x200010060x200010070xfe

8、0xdc0x98ba0x10325476地址空间在存储器中存取每个字都需要有相应的标识符程序员使用命名的方式来区分字（或一组字的集合）硬件层次上，每个