D硬件讲义计算机硬件基础第三章 微机的总线与主板-2第二章.ppt

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1、第二章计算机的基本工作原理与指令系统本章主要内容2.1计算机系统的硬件结构计算机的五大主要部件计算机的总线结构2.2CPU的组成与基本工作原理CPU的组成与基本工作原理计算机中数据信息的表示算术运算与逻辑运算的实现控制信号的产生典型CPU的总体结构计算机硬件技术基础第二章计算机的基本工作原理与指令系统2.3内存的组成及读写原理内存组成和基本结构内存的读写典型微机的内存接口内存堆栈与堆栈操作2.4指令系统指令系统简介指令系统的发展2.5计算机的工作过程指令的执行过程加速程序执行的方法习题与思考题1—15、18、21、25

2、、26、33、34计算机硬件技术基础2.1.1计算机的主要部件五大基本部件：输入设备主存储器辅助存储器输出设备运算器控制器输入输出程序/原始数据运算结果指令数据线控制信号线存储器计算机硬件技术基础2.1.1计算机的主要部件运算器功能：算术运算和逻辑运算其主要部件：ALU（算术逻辑部件）控制器功能：使计算机能自动地执行程序，并使各部分协调工作存储器功能：用于保存程序和数据主存储器（内部存储器）：存放当前所执行程序的指令和数据辅助存储器（外部存储器）：存放暂不参加运算的程序的指令和数据注意：一切程序和数据必须进入内存才能被

3、计算机执行和使用。输入设备：用于程序和数据输入（标准设备：键盘、鼠标）输出设备：用于程序和数据输出（标准设备：显示器、打印机）计算机硬件技术基础2.1.1计算机的主要部件在计算机五大部分中，运算器和控制器是最核心的部分，通常做在一个器件上，称作CPU（CenterProcessingUnit）。CPU=控制器+运算器（+寄存器组）只有主存（内存）可直接与CPU交换信息，它与CPU组合可实现计算机的基本功能。主机=CPU+主存储器输入/输出(Input/Output)设备和外存合称“外围设备”。外设=I/O+辅助存储器计

4、算机硬件技术基础2.1.2计算机的总线结构总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，分时地发送与接收各部件的信息。计算机的五大部件之间就是通过（Bus）连接实现信息交换的。根据总线所传输的信息通常把总线分为地址总线、数据总线和控制总线。简称三大总线。三大总线=数据总线+地址总线+控制总线地址总线（AB）：单向，用于向内存、输入/输出设备传输地址信息。数据总线（DB）：双方，传输各种数据信息。控制总线（CB）：传输控制信息计算机硬件技术基础2.1.2计算机的总线结构微型计算机通常把各大部件都连接在单一的一组总线上，各

5、部件间的信息交换都经过这组总线，因此称其为系统总线。这种结构提高了CPU的工作效率，而且外设连接灵活，易于扩充。但由于所有部件都挂在同一组总线上，而总线又只能分时的工作，故同一时刻只允许一对设备（或部件）之间传送信息，这使信息传送的吞吐率受到限制，此外，总线的管理也比较复杂。系统总线CPU内存接口外部设备接口外部设备….单总线结构计算机硬件技术基础2.2中央处理器的基本组成与基本工作原理中央处理机CPU中央处理机即CPU,（centralprocessingunit）是计算机中最核心的部件，用于进行运算和控制。微机所用

6、的CPU芯片是将运算器、控制器和寄存器集成在一个半导体基片内，称为微处理器。CPU的基本功能：执行指令、负责控制微机的所有动作（运算、控制、计算机与设备间的数据传送）CPU的组成：CPU内部的电路可以划分为运算电路和控制电路两大部分。主要组成部件包括运算器、控制器和寄存器组。运算器（也称“算术逻辑单元ALU：ArithmeticLogicUnit）其功能实执行算术运算、逻辑运算（至少一个ALU，专用浮点数计算芯片——“协处理器”或“浮点处理器”）控制器：指令执行的顺序、控制各种部件的动作寄存器组（R）：暂存数据、命令计

7、算机硬件技术基础2.2.1中央处理器的基本构成指令寄存器（IR)指令译码器（ID)操作控制器（OC)寄存器组（IR)通用寄存器组堆栈指针(SP)程序计数器(PC)累加器(ACC)累加器锁存器暂存器标志寄存器(FR)地址缓存器数据缓存器内部总线控制器运算器控制总线(CB)地址总线(AB)数据总线(DB)ALU是运算器的核心，它是以全加器为基础，辅以移位寄存器及相应的控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除几各种逻辑运算。累加器是一个特殊的通用寄存器，他总是提供送入ALU的两个运算操作数之一，且运算后

8、的结果又总是返回累加器。暂存器的作用保从将要送入ALU运算的操作数器。寄存器组用于暂存数据、命令指令寄存器组用于存放要执行的指令。根据指令内容，发出控制信号。标志寄存器主要用于存放ALU操作结果的状态和特征：包括两部分内容：状态标志，如：进位标志、结果为零标志等，大多数运算类指令的执行将会影响到这些标志位。控制标志，如：中断标志、