《微型计算机结构》PPT课件.ppt

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1、第二章微型计算机结构2-1微型计算机功能部件2-2微型计算机结构特点2-3微型计算机软件2-4MCS-51单片机结构介绍微型计算机结构和工作原理2-1微型计算机功能部件2-1微型计算机功能部件2-1-1中央处理器CPU1.算术逻辑单元ALU运算器的核心部件,执行算术运算、逻辑运算、移位、比较等各种数据处理的操作。CPU—微型计算机的核心部件CPU由运算器、控制器组成。(一)运算器运算器进行数据分析、计算和处理。2.寄存器组1)工作寄存器(通用寄存器)用来暂存ALU待处理的数据和中间结果。(一)运算器2)特殊功能寄存器SFR(专用寄存器)规定了特殊用途的寄存器,其内容

2、会影响计算机的工作方式和过程。3)累加器(Accumulator)使用最频繁的寄存器,配合ALU进行各种数据处理。(二)控制器1.指令部件:读取程序指令、指令译码、修改程序指针。1)程序计数器PC:存放当前指令地址。CPU执行程序时,先按PC给出的地址到存储器取一条指令,PC自动加1。CPU执行完一条指令,再到存储器取下一条指令,…。2)指令寄存器IR:暂存当前指令。指令操作码送指令译码器。3)指令译码器ID:将每条指令译码变成控制电平。处理程序指令,并协调各逻辑部件按一定时序工作。(二)控制器CPU执行程序的简要过程:1)PC给出当前指令的存储地址。2.时序部件时

3、钟和内部分频电路。时钟信号经过分频,与指令译码信号组合,形成一定节拍的时序信号,控制各逻辑部件协调工作。PC=程序存储器地址程序代码0000H指令代码10001H指令代码20002H指令代码3…N指令代码nPC=PC=2)CPU到存储器取指令,PC自动加13)指令译码器对指令译码,CPU执行指令。4)CPU到存储器取指令,PC=PC+1。5)CPU执行下一条指令,…指令代码i指令代码i指令寄存器2-1-2存储器与读写操作位b(bit):一个二进制位,信息最小单位。字节B(Byte):8位为一个字节。(一)存储器基本信息单位(二)存储器结构存储器功能:存放程序和数据等

4、信息。存储内容:程序或数据的二进制代码。存储地址:存储器每个单元的位置编号存储器容量:指存储单元的多少。如存储器容量为1KB=1024×8位。1KB存储器地址存储内容010011010101101011…102310100111(三)存储器读写操作存储器读:CPU从存储器中取出信息。存储器写:CPU将信息存入存储器。1KB存储器地址存储内容010011010101101011…102310100111CPU地址内容读写控制存储器的读写操作:2.发出读写控制时序信号,对选定单元进行读或写。1.CPU先送出一个确定的单元地址给存储器(四)半导体存储器RAM:随机读写存储

5、器。能方便读出和改写信息,但失电后信息将不复存在。RAM常用作数据存储器,暂存各种现场数据、运算结果和正在调试的程序。ROM:只读存储器。 工作时从ROM中读出信息,不能随意改写。断电后信息不会丢失。ROM常用作程序存储器,存放已调试好的固定程序和常数。程序存储器:存放程序指令代码。每个指令周期CPU自动对程序存储器读操作。数据存储器:存放待处理数据。数据存储器读写操作发生在CPU执行程序的过程中。2-1-3I/O接口I/O接口是联系微型计算机与外部设备的桥梁。每一台外部设备必须通过I/O接口与计算机连接。微型计算机有多种功能I/O接口:PIO:并行I/O接口。SI

6、O:串行I/O接口。CTC:定时计数器。ADC、DAC:A/D、D/A转换器。INT:中断输入口。2-2微型计算机结构特点微型计算机由大规模集成电路组成,微型机应用系统一般也采用特定功能的大规模集成电路器件和组件。总线(Bus):微型计算机各功能部件的连接线,各功能部件之间的公共信息通道。总线宽度:总线上能并行传送的二进制位数。内部总线:CPU或单片机芯片内部各逻辑部件之间的信息传输线。通常为单总线结构。外部总线:指微型机各功能芯片之间的信息传输线。CPU或单片机芯片应用系统的主要外部引线。系统总线:微机系统各逻辑功能板卡之间的信息传输线。通常为统一标准总线。2-2

7、微型计算机的结构特点2-2-1微型机的总线结构微型计算机总线的主要信号线:(二)数据总线DB双向三态。传送程序和数据的二进制代码。数据总线宽度一般与微型机的字长相同。(三)控制总线CB单向三态。传送各种控制脉冲、联络、状态电平等信号,使存储器、I/O接口等部件协调工作。控制总线的根数根据微型计算机控制功能的需要而定。T(一)地址总线AB单向三态。传送存储器和I/O接口的地址信息。地址总线宽度决定计算机寻址空间(最大寻址)。1KB存储器地址存储内容010011010101101011…102310100111CPU地址内容读写控制MCS-51有16根地址总线,寻址

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