微型计算机原理第二章 微处理器结构及微机工作原理.ppt

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1、第二章微处理器结构及微机工作原理本章重点：微机的组成微机的工作原理8086/8088、80286、80386、80486、Pentium微处理器结构一、计算机系统的硬件组成现代计算机的硬件结构建立在冯·诺依曼提出的计算机逻辑结构和存储程序概念上的。存储程序：将指令、数据以二进制形式存入计算机系统的存储器中；程序控制：计算机在启动后，自动取出并执行存于存储其中的指令，完成预定的操作图2－1：计算机系统的硬件组成输入设备运算器存储器控制器输出设备二、计算机系统的软件组成（1）系统软件面向计算机管理的软件，如操作系统等数据库管理系统：

2、SYBASE,FOXBASE;计算机网络管理软件语言处理、服务性软件（2）应用软件控制总线CB数据总线DB地址总线AB系统总线形成处理器子系统I/O设备I/O接口存储器系统总线BUS微处理器存储器I/O设备和I/O接口系统总线三、计算机的硬件结构四、计算机系统结构运算器控制器寄存器组内存储器总线输入输出输出接口电路外部设备软件微处理器微型计算机微型计算机系统区别3个概念明确3个概念的区别微处理器（Microprocessor）一个大规模集成电路芯片内含控制器、运算器和寄存器等微机中的核心芯片微型计算机（Microcomputer

3、）通常指微型计算机的硬件系统还有一般的说法：微机、微型机微型计算机系统（Microcomputersystem）指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统返回补充：计算机系统的发展1946年，世界上出现第一台数字式电子计算机ENIAC（电子数据和计算器）发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代，产生了微型计算机1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机时代以大规模、超大规模集成电路为主要部件,以集成了计算机主要部件——控制器和运算器的微处理器为核心所构造出的计算机系统第1代：

4、4位和低档8位微机4004→4040→8008第2代：中高档8位微机Z80、I8085、M6800，Apple-II微机第3代：16位微机8086→8088→80286，IBMPC系列机第4代：32位微机80386→80486→Pentium→PentiumII/III/432位PC机、Macintosh机、PS/2机第5代：64位微机Itanium、64位RISC微处理器芯片微机服务器、工程工作站、图形工作站返回世界上第一台计算机ENIACIntel4004和采用4004的计算器返回Apple微型计算机Apple-IApple

5、-II返回IBMPC系列机8088CPUIBMPC机IBMPC/AT机IBMPC/XT机返回80386Pentium英特尔微处理器芯片返回补充：计算机应用通常分成如下各个领域科学计算，数据处理，实时控制计算机辅助设计，人工智能，……由于微型计算机具有如下特点体积小、价格低工作可靠、使用方便、通用性强……所以，可以分为两个主要应用方向用于数值计算、数据处理及信息管理方向通用微机，例如：PC微机功能越强越好、使用越方便越好用于过程控制及智能化仪器仪表方向专用微机，例如：工控机、单片机可靠性高、实时性强程序相对简单、处理数据量小将CP

6、U以及其他主要部件（如ROM、RAM、I/O接口）都集成在一个微处理器芯片中例如：常用的MCS-51、MCS-96计算机的主要性能指标1）字长字长是微型计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。计算机字长取决于它的通用寄存器、内存储器、ALU的位数和数据总线的宽度。2）存储器容量衡量计算机存储二进制信息量多少的一个重要标志3）运算速度用每秒钟所能执行的指令条数来表示。常用的计算方法：根据不同类型的指令出现的频率，乘上不同的系数，求得统计平均值，作为运算速度。MIPS＝指令条数/执行时间×106＝时钟平率/CPI×106执行时间最

7、短的指令为标准来估算速度直接给出CPU的主频和每条指令的执行所需的时钟周期。主频以MHz为单位4）外设扩展能力指微型计算机配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性5）软件配置Intel系列微处理器微处理器基本结构内部数据总线控制总线数据总线地址总线暂存器累加器ALU标志寄存器指令寄存指令译码时序和控制逻辑通用寄存器组地址寄存器组地址总线控制数据总线控制8088/8086的功能结构8088的内部结构从功能上分成两个单元1.总线接口单元BIU管理8088与系统总线的接口负责CPU对存储器和外设进行访问2.执行单元EU负责指令的译码、

8、执行和数据的运算两个单元相互独立，分别完成各自操作，还可以并行执行，实现指令预取（指令读取和执行的流水线操作）8088的内部结构1234内部暂存器IPESSSDSCS输入/输出控制电路总线执行部分控制电路∑ALU标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBP