河科大微机原理第1章1.ppt

1 微机原理及应用机电学院库祥臣135269977995号楼323 2 微机原理及应用 课程介绍 典型机型 IBMPC系列机 基本系统 8086CPU和半导体存储器 I O接口电路及与外设的连接 硬件 接口电路原理软件 接口编程方法 3 课程安排 授课 30 实验 8 考试 2第1章 计算机基础知识第2章 8086微型计算机体系结构第3章 存储器第4章 8086指令系统第5章 8086汇编语言程序设计第6章 输入 输出和中断 4 1 1微型计算机的基本结构 一微机的总体结构1 硬件组成及功能 5 硬件的逻辑组成部分计算机的硬件从逻辑功能上可分为五个部分 运算器控制器存储器输入设备输出设备 6 运算器 计算机中加工和处理数据的功能部件功能 对数据进行加工处理 主要是指算术和逻辑运算 如加 减 乘 除 与 或 非运算等 包括 累加器 暂存寄存器 算术逻辑单元 核心是算逻单元 ALU 控制器 实现微机本身运行过程的自动化输入设备 输出设备 外存储器统称为外部设备 简称外设或I O设备 7 存储器 存放程序和数据 分内存 外存 外存是作为一种I O设备来处理的 存储器 内存 主存 外存 辅存 RAM ROM SRAM DRAM ROM EPROM 软盘硬盘光盘U盘 E2PROM 8 运算器 控制器 寄存器组一般做在一块集成电路芯片上称为CPU 中央处理单元 是微型计算机的核心 它的性能决定了整个微型机的各项关键指标寄存器组 包括一组通用寄存器组和专用寄存器 通用寄存器用于暂存参加运算的一个操作数 例如数据寄存器可以用来存放8位或16位的二进制操作数 这些操作数可以是参加操作的数据 操作的中间结果 也可以是操作数的地址 大部分算术和逻辑运算指令都可以使用这些数据寄存器 专用寄存器通常有指令指针IP和堆栈指针SP等 9 2 各组成部分之间的连接 各组成部分之间的联接 三总线总线 BUS 是一组信号线 是计算机各部件之间传输信息的公共通路 组成计算机的各部件都挂接在总线上 并通过总线接收或发送信息是一组传输信号的线路 微机系统采用总线结构连接系统功能部件 10 总线根据其传输的信号作用不同 分为三大类 地址总线 数据总线和控制 状态总线 1 地址总线AB AddressBus 地址总线专门负责传送地址信号 它上面的信号流向是单向的 每个单元或设备分配一个编号 该编号即为地址 地址线宽度决定内存空间2 数据总线DB DataBus 数据总线上传递的是数据信息 是CPU与内存或I O接口间要交换的数据 3 控制 状态总线CB ControlBus 控制 状态总线用来传输控制信息和状态信息 控制信息 CPU发出的命令 以控制其它部件的动作 状态信息 存储器或I O接口提供给CPU以反映自身状态的信息 11 12 优点 结构简单 规则 易于扩展 只要符合总线规范 就可接入到系统 从而扩展系统的功能 缺点 在某一时刻 一种总线只能有一组信号 对提高运行速度不利 总线结构特点 13 二 微处理器 CPU 的基本结构 CPU 运算器 控制器 寄存器组1 算术逻辑部件ALU 1 执行算术运算2 执行逻辑运算2 主要寄存器1 累加器 AC 为ALU提供一个工作区 最忙碌的寄存器 14 2 程序计数器PC 指令计数器 存放要执行的指令的存储地址 3 指令寄存器 保存当前正在执行的一条指令 4 地址寄存器 保存当前CPU所要访问的内存单元的地址 5 通用寄存器 可指定其用途6 标志寄存器 标志运行结果的状态 15 16 3 堆栈和堆栈指针 SP 按照后进先出的原则组织的一组寄存器或指定的一组存储单元 对堆栈的操作由压入 PUSH 和弹出 POP 指令实现 操作只能在栈顶进行 栈顶的地址由堆栈指针SP给定 17 4 操作控制器及时序产生器根据指令操作码和时序信号 产生各种操作控制信号 以便正确地建立数据通路 完成取指和执指的控制 18 19 三 微机的发展 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 20 自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数字计算机以来 计算机的发展大致经历了五代的变化 1 1946年开始的第一代电子管计算机计算机运算速度一般为每秒几千次至几万次 体积庞大 成本很高 可靠性较低 在此期间 形成了计算机的基本体系 确定了程序设计的基本方法 数据处理机开始得到应用 21 2 1958年开始的第二代晶体管计算机 运算速度提高到几万次至几十万次 可靠性提高 体积缩小 成本降低 工业控制机开始得到应用 磁芯作主存储器 磁盘作外存储器 开始使用高级语言编程 3 1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机使用半导体存储器 出现多终端计算机和计算机网络 可靠性进一步提高 体积进一步缩小 成本进一步下降 运算速度提高到几十万次至几百万次 在此期间 形成机种多样化 生产系列化 使用系统化 小型计算机开始出现 22 4 1971年开始的第四代大规模集成电路计算机出现微型计算机 单片微型计算机 外部设备多样化 可靠性更进一步提高 体积更进一步缩小 成本更进一步降低 速度提高到每秒几百万次至几千万次微型计算机 简称微机 是第四代计算机的典型 于70年代随着大规模 超大规模集成电路的诞生而发展起来 性能价格比高 且小巧灵活 深受用户欢迎并发展迅速 23 5 1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机运算速度提高到每妙几亿次至上百亿次 由一片巨大规模集成电路实现的单片机开始出现 24 英特尔微处理器芯片 80386 Pentium Pentium4 25 16位IBMPC系列机是32位微机的基础 8088CPU IBMPC机 IBMPC AT机 IBMPC XT机 26 四 常用术语 位 bit 位是计算机所能表示的最小最基本的数据单元 在计算机中 它有两种状态 0和1 字节 Byte 相邻的8位二进制数称为一个字节 目前 通常一个字节定为8位 一个字定为16位 一个双字定为32位 27 字 word 和字长 字是计算机内部进行数据处理的基本单位计算机的每个字包含的二进制位的数目称为字长 不同类型的计算机有不同的字长 如 Intel8088是准16位 Intel80386是32位 28 存储容量的表达比特b 二进制1位 字节B 二进制8位 1KB 210B 1024B1MB 220B 1024KB1GB 230B 1024MB 29 五 微型计算机系统的主要性能指标1 字长指计算机内部一次可处理的二进制数的位数 PC XT微机的字长16位 486微机的字长32位 2 存储器容量计算机能存储的二进制信息的多少 一般以字节为单位来表示 PC XT微机的内存为1M字节