最新微机原理-第5版(周荷琴)-第一章-(2)幻灯片.ppt

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1、微机原理-第5版(周荷琴)-第一章-(2)§1.2计算机的基本结构历史1946年，美国宾夕法尼亚大学研制成功第一台通用可编程计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）17000个电子管500英里导线重量超过30吨运算速度10万次/秒电子管的功耗大，寿命低，维护难。1.2.1计算机的基本结构1.计算机的基本组成冯.诺依曼计算机的基本框图，包含5个部分：运算器存储器控制器输入设备输出设备读/写指令程序和数据处理结果1.计算机的基本组成存储器（Memory

2、）以二进制形式存放原始数据、中间结果和程序。运算器（ArithmeticUnit）执行算术运算（＋－×÷）、逻辑运算（与、或、非、异或）和移位等操作的部件，包含：加法器或算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU），累加器（Accumulator）。控制器（ControlUnit）指挥和控制各部件协调工作，例如取指令，译码，形成控制命令，让计算机按程序设定的步骤自动操作。1.计算机的基本组成输入设备（InputDevice）输入原始数据和程序，转换成计算机能识别的信息，送入存储器去等待处理。早

3、期的输入设备只有纸带读入机和电传。输出设备（OutputDevice）输出运算结果。打印机是常用的输出设备，后来又发明了显示器、磁带机和磁盘等。1.计算机的基本组成运算器和控制器称为中央处理单元（CentralProcessingUnit，CPU）CPU+存储器称为主机输入设备+输出设备称为外部设备（外设）（Peripherals）或I/O设备1.计算机的基本组成CPU由门电路、寄存器和触发器等高速电子电路组成，经历了电子管、晶体管、集成电路(IC)、大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)等几代

4、。IC技术发展,把整个CPU做在一块芯片上，称为微处理器（Microprocessor），习惯称为CPU。典型微处理器：Intel:8086、80286、80386、80486、Pentium等，Zilog:Z80、Z8000等。用微处理器设计的计算机称为微型计算机（Micro-computer）。早期的微型计算机，如1980年代初推出的IBMPC机以8086/8088为CPU。由于速度较低，外设种类较少，处理能力有限，主要处理个人事务，故称之为个人计算机（PersonalComputer，PC）。2.计算机的

5、工作过程1）上机前，先把要求解的问题分解为计算机能执行的基本运算，编写好程序，程序由一条条指令组成。2）将编写好的程序和要处理的原始数据，通过输入设备送到计算机的存储器中存放好。每个存储单元有一个编号，称之为地址，指令和数据按一定的顺序存放在存储器中。2.计算机的工作过程3）启动计算机执行程序。即从程序指定的存储器地址开始逐条取出指令，送到控制器，经译码后产生各种控制信号，送到其它部件，自动执行指令规定的操作。控制器可以向存储器发读/写命令，允许从存储器中取出数据（读），送往运算器进行运算，也可以将运算结果或中

6、间结果送回存储器的指定单元（写），运算完成后将最终结果送到输出设备。控制器向运算器发出各种操作命令，指挥它完成算术运算或逻辑运算等操作。控制器还可向输入或输出设备发启动或停止等命令。2.计算机的工作过程4）计算机执行完一条指令后，会自动指向下一条指令的地址，继续取出下一条指令，经译码分析后执行，直至遇到程序中的停机指令后才停止操作。仅有CPU、存储器、外设等硬件（Hardware）构成的计算机称为“裸机”。裸机什么也不会做，必须有指令和程序等软件（Software）配合，才能按设定步骤快速、自动地执行希望的操作

7、。§1.2计算机的基本结构1.2.1计算机的基本结构1.2.2计算机软件1.2.2计算机软件1.指令和程序程序由一条条指令组成，将它和需要处理的数据一起以二进制的形式送到计算机的存储器中，再启动计算机工作，使机器按这些命令一步步执行。例如，要让计算机完成操作(a+b)c，假设a、b、c已存入存储器，就要编写以下指令序列：从存储器中取出a，送到运算器；从存储器中取出b，在运算器中进行(a+b)运算；从存储器中取出c送到运算器；执行(a+b)c操作；运算结果送到存储单元，也可输出到外设。1.指令和程序指令—用命

8、令形式表示让计算机执行的各种操作。指令集—一台计算机所能识别和执行的全部命令称为该机器的指令集（InstructionSet）或指令系统。不同计算机有不同的指令系统，包含的指令数也不一样。程序—让计算机求解一个数学问题或者完成一项复杂工作前，要把解决问题的过程分解为若干步骤，并用指令序列来表示，以便控制计算机完成这项任务，这样的指令序列就叫程序(Program)。2.指令的组成和机器码