第0章_计算机工作原理.ppt

1 计算机基本知识第0章计算机工作原理 课程目的及相关说明计算机组成与工作过程 计算机基本知识 2 课程目的及相关说明 目的掌握操作系统基本原理掌握uCOS II的结构与应用了解Linux教材教参操作系统基础 邓胜兰著 机械工业出嵌入式实时操作系统uCOS II原理及应用 任哲 北航出Linux程序设计 第3版 陈健等译 人民邮电出 鸟哥的Linux私房菜 基础学习篇 第二版 鸟哥著 人民邮电出 3 课程目的及相关说明 成绩评定 平时成绩 30 考勤 作业 实验 期中考试 30 闭卷 100分钟 期末考试 40 闭卷 120分钟 课件 ftp 172 17 72 250 嵌入式 操作系统 4 计算机系统的组成与工作过程 微处理器 CPU 内存储器总线I O接口 硬件系统软件系统 微型计算机系统 微型计算机 主机 外设 ALU寄存器控制器 键盘 鼠标显示器软驱 硬盘 光驱打印机 扫描仪 应用软件系统软件 操作系统编译系统网络系统工具软件 5 CPU 总线 存储器 I O接口 输入设备 I O接口 输出设备 硬件系统 单总线结构 AB AddressBusDB DataBusCB ControlBus 外围设备为何不直接挂到总线上而要通过I O接口 电路 硬件系统由主机与外围设备组成 图中何为主机 何为外围设备 何为总线 为何用3种总线 6 I O接口 机械特性 电气特性 接口 7 机械特性 电气特性 接口 I O接口 8 何为存储单元地址 何为存储单元内容 一个存储单元有多少位 存储器 9 CPU 寄存器组与ALU 标志寄存器 寄存器为何物 寄存器组 10 CPU 控制器 IR 存放正在执行或即将执行的指令 PC 存放下一条指令的存储单元地址 有自动增量计数的功能 MAR 访存时缓存存储单元的地址 MDR 访存时缓存对存储单元读 写的数据 ID 对IR中的指令进行译码 以确定当前指令要完成何种操作 控制电路 负责产生时序脉冲信号 并在时序脉冲的同步下对有关的部件发出操作控制命令 以控制各个部件的动作 完成指令的执行 11 指令的执行过程 程序 指令1 指令2 指令3 指令4 指令n 取指令 指令译码 取操作数 执行指令 存结果 指令周期 操作码 操作数 执行过程 12 000000cc cc e1a0c00dmovip spd0 e92dd800stmdbsp fp ip lr pc d4 e24cb004subfp ip 4d8 e24dd00csubsp sp 12dc e3a03005movr3 5 0 x5e0 e50b3010strr3 fp 16 e4 e3a03008movr3 8 0 x8e8 e50b3014strr3 fp 20 ec e51b2010ldrr2 fp 16 f0 e51b3014ldrr3 fp 20 f4 e0823003addr3 r2 r3f8 e50b3018strr3 fp 24 fc e91ba800ldmdbfp fp sp pc main inti 5 intj 8 intk i j 高级语言 汇编语言 ARM机 机器语言 内存地址 编译 指令 与机器相关 包含操作码与地址码 所有指令的集合称为指令系统 与机器无关 汇编 ARM处理器指令 13 LOADR1 M1 ADDR1 M2 STOREM3 R1 JMPL L M1 M2 M3 a b c IR PC MAR MDR R0 Rn 1 Y Z ABUS DBUS 控制电路 ID 控制信号 ALU A B F 内部总线 存储器 用存储器与CPU说明微机的工作过程 14 计算机的工作过程 冯 诺依曼型计算机 存储程序计算机将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序 即程序是由多条有逻辑关系的指令组成数据和程序均以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中 存放位置由地址指定由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行在控制器控制下 存放在存储器中的指令被一条一条地取出来执行 15 CPU 寄存器组Registers 运算器ALU 控制器CU 1011