数字逻辑与微机原理教学课件作者宋振辉ppt 模块2-课题二 8086系统结构.ppt

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1、课题二8086/8088微型计算机系统结构引言微处理器是一种有效的可编程器件，在微型计算机系统中被指定作为CPU部件。从IBMPC微机(个人微机)问世以来，微处理器技术得到了飞速的发展。以Intel公司的80X86微处理器为例，该系列产品有8086、80286、80386、8486、Pentium、PentiumPro、PentiumII、PentiunIII等，它们在不同类型的计算机中被广泛地应用。任务一微型计算机的组成原理教学目标：（1）了解计算机系统等基本概念。（2）熟悉计算机的组成原理。（3）掌握计算机系统的组成硬件系统和微机的工作

2、过程。任务引入各种类型的计算机系统，都是由硬件和软件两大部分组成的。计算机与其他机器之间最大的区别在于它是一种可以执行程序的机器，并且由程序来决定机器的行为。计算机的一切有形部分，如元器件、电路板、显示器、电源等等，所有看得见摸得着的部分称为硬件。仅有硬件的计算机叫“棵机”，它什么事也干不。当裸机中装入了程序，才成为一部真正的计算机系统。只有当计算机运行程序的时候，才能显示出它的全部生命力。因为程序是无形的又是可塑的，所以被称为软件。硬件加软件才能构成完整的计算机，缺一不可。其关系类似人的躯体功能是完成各种动作，而这些动作都是由人的大脑来指

3、挥和控制的。缺乏知识的人通常只能干些粗笨简单的工作，掌握的知识多了，能够胜任的工作范围就大了。软件就是计算机的“知识”，如果只装有少许简单的软件，计算机就像个“低能儿”，同样的硬件，如果配上出色的软件，就会变得才华横溢。任务分析微型计算机的结构一般是指计算机硬件的基本构成，微型计算机的硬件是由运算器、控制器、存储器、输人设备和输出设备五部分构成，这种结构早在20世纪40年代就由冯·诺依曼(VonNeumann)提出来了，所以现在绝大多微型计算机的结构都称为VonNeumann结构。4.1.1计算机的基本结构1.运算器运算器是对信息或数据进行

4、处理和运算的部件，计算机内二进制编码的算术和逻辑运算都在这里完成。运算器主要由累加器、暂存寄存器、标志寄存器和算术逻辑单元(ALU，Arithmatic-LogicUnit)组成，核心是算术逻辑单元。图4.2是运算器的结构示意图。累加器是一个位数和字长相同的寄存器，它既能接受来自总线的二进制信息作为参加运算的一个操作数，向算术逻辑单元ALU输送，又能存储总线送来的由ALU运算的结果。累加器与总线之间的数据传送是双向的。暂存寄存器也是字长位数相同的寄存器，用于暂存由总线送来的另一个操作数。标志寄存器用来保存在运算过程当中得到的状态标志(如零标

5、志、进位标志和符号标志等)，以供程序判断使用。执行一次起算时，运算器从和它的两个输人端相连的暂存寄存器中调取待处理的操作数(通常有一个操作数在累加器中)，执行运算后结果从输出端送到累加器巾，同时运算结果的某些特征位送标志寄什器中。2.存储器存储器的主要功能是存放程序和数据，是计算机各种信息存储和交流的中心。存储器可以与运算器、控制器、输人输出设备交换信息，具有存储、缓冲、传递信息的作用。这里介绍的存储器通常指主存储器，简称主存或内存。存储器由寄存器组成，可以看成是一个寄存器堆。存储器被划分成许多小单元称为存储单元。每个存储单元实际相当于一个

6、缓冲寄存器。为了便于存入和取出，每个存储单元必须有一个唯一的编号，称为存储单元地址，用二进制编码表示，如图4.3所示。每个单元的地址只有一个，固定不变，而存储在其中的信息是可以更换的。存储器中存储单元的数目是很庞大的，为了减少存储器向外引出的地址线，在存储器的内部都带有地址译码器。3.控制器控制器是计算机的控制中枢，用来实现微型计算机运行过程的自动化，即实现程序的自动执行。计算机从开始工作到一系列操作的完成，都是根据预先编好的程序自动进行的。程序是指令的集合。程序中每一条指令均指明了机器做什么和怎样做。为了完成一条指令所规定的操作，机器的有

7、关部件、线路要相应地完成一系列基本动作．而这些基本动作又必须按时间先后次序，互相配合来完成。计算机要完成这样复杂的动作，必须要有控制器统一指挥才行。控制器是指挥全机工作的控制中心。控制器每次将事先存储在内存中的程序中的指令取出一条，并对之译码，产生计算机各部件所需要的操作控制信号，控制各部件的动作，从而实现指令的功能；然后再取下一条指令，继续分析、执行，直到程序结束。为了完成上述功能，控制器必须包括下列电路：(1)指令部件主要包括程序计数器PC(ProgramCounter)、指令寄存器IR(InstructionRegister)和指令译

8、码器ID(InstructionDecoder)。(2)时序部件时序部件产生计算机系统各个部件所需的时序信号。计算机内部的定时、同步信号等都来自于时序部件，它通常由时钟和定时器构