微型计算机原理课件

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第/章微型奸算机系统导存

1・1弓I言

L2计算机的发展概况

1.3微型计算机硬件系统

L4微型计算机软件系统

1.5微型计算机的工作过程

1.1引言

开设《微机原理与接口技术》课程的必要性

《微机原理与接口技术》课程的特点

学习要求

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计算机发展至今有这种趋势:组成越来越复杂、5

越强、应用越来越容易

这是建立在无数专业软

件开发者艰苦努力所开

发出的大量语言、软件

具基础之上A—

电子、信息类专业的大学生，不能停留在与普通用户一样仅会

“使用”计算机的层面，而应能创造性地利用计算机的硬件、软

件资源，开发、

要达此目的，除需学习高级语言外，

还必须对计算机的组成、工作原理以

及计算机与外部的信息交换方式、对

外部系统的接口技术有深入的了解

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本课程涉及了两大部分：

硬件部分：

微型计算机的组成（要具体到寄存器的层次）及各部分

的功能（以8086为例）

微型计算机的工作原理

微型计算机与外设间的信息交换技术及对外设的控制、接口

技术、系统扩展方法

软件部分：

汇编语言及其程序设计（面对寄存器层次硬件的编程）

在如此深入的层面上理解计算机的工作原理，不单纯是为了知

识，而是很多应用必须建立在此基础上，掌握了汇编语言编

程技术力能充分利用计算机的潜力。

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计算机是由各种电子器件组成的能够自动、高速、精确地

进行算术运算、逻辑控制和信息处理的现代化设备,被广泛

应用于科学计算、数据（信息）处理和过程控制等领域。

计算机在科学计算中的应用有以下特点：

1、完成科学计算一般用高级语言编程。

2、科学计算没有很强的实时性要求

3、计算中需要的数据通常不是从现场实时采集的，计算

结果一般也不完成对外界的控制功能，因而不需要有完成数

据采集任务的输入设备,也不需要有控制功能的输出设备与

其计算机相连。

计算机在信息处理和过程控制应用领域较复杂，有如下特点

L对系统的实时性要求很高

2、通常需用专门的输入设备将有关信息输入计算机,

用专门的输出设备输出处理结果或对被控对象实施控制。

实时性要求高，则要求程序更精练,

汇编语言编的程序

比用高级语言编的

要将专用输入输出设备与计算机连接效率高%

并编程控制（称为接口）/—y

仅具备高级语言编

程方面的知识而不

了解计算机硬件不

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第7章微型必事机系疡导裕

因此，必须对计算机的工作原理和接口技术有更深入的

了解，这就是开设《微型计算机原理》课程的原因。

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《微型计算机原理》课程学习要求掌握以下内容:

计算机的逻辑组成

计算机的工作原理

计算机与外界的接口技术

直接依赖于计算机逻辑结构的汇编语言编程方法

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如何学好这门课?

尽可能做课前预习

每次课后必须认真看教材（或参考书），及时消化所讲内

容，切忌等到考试复习阶段才来集中看书。

养成及时答疑的习惯，别让问题堆积影响后续内容学习

按时、独立完成作业，多与同学讨论。

实验前必须做好预习，完成实验要求的编程。实验中

做好记录，按时、按要求交实验报告

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4第章微型计算机系速导给iAX.

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1.2计算机的发展概况

/机械计算机

计算机、电子计算机”模拟计算机

数字计算机(本课程介绍的为此类计算机)

第一台电子数字式计算机ENIAC于1946年2月15日在美国

宾夕法尼亚大学正式投入运行，它是电子数值积分计算机(The

ElectronicNumbericalIntergratorandComputer)。

I；94逑型壮兽m系4&导信

ENIACffl了17468个真空电子管

耗电174千瓦,占地170平方米,重达30吨

每秒钟可进行5000次加法运算o

计算机的发展与电子技术，特别是微电子技术密切相关。

通常按照构成计算机的电子器件及其电路的变革，把计算机划

分为若干“代”来标志计算机的发展。

计算机的发展已经历了哪几代？

电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模、

超大规模集成电路计算机。

目前，各国正研制和开发第五代“非冯•诺依曼”计算

机和第六代“神经”计算机。

何谓冯•诺依曼计算机?

计算机的分类

■目前的计算机按性能、价格和体积来分类，有：

巨型机、大型机、中型机、小型机、微型计算机。

电子计算机还在向以下四个方面发展：

巨型化微型化网络化智能化

近年来，科学家们发现由于电子电路的局限性，理论上

电子计算机的发展也有一定的局限，因此，开始尝试研制不

使用集成电路的计算机，例如：

光子计算机（1988投入开发）、生物计算机、

量子计算机、超导计算机等。

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5.K

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产第7章微型计算机系扰导给maMi.M.c«xnn

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20世纪70年代初期，由于微电子技术和超大规模集成电路技

术的发展，导致了以微处理器为核心的微型计算机的诞生。

微型计算机属于第四代计算机,它和其他计算机的主要区别

在于：它的中央处理器CPU采用了超大规模集成电路技术，将

CPU的各功能部件集成在一块硅片上。

微型计算机的中央处理器又称微处理器(MicroProcessor),

包含了冯•诺依曼计算机体系结构中的运算器和控制器，是微型

计算机的核心芯片.

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随着超大规模集成电路技术的发展，微处理器中集成的

部件越来越多，除运算器、控制器外，还有协处理器、高速

缓冲存储器、接口和控制部件等。

微型计算机是由：微处理器(CPU)、存储器和I/O接口电路组成。

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涔第7章微型计算机系扰导给maMi.M.c«xnn

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从外表看，微型计算机的CPU是矩形或方形的块状物，通

过众多管脚与主板相连。不过这是CPU的外衣—CPU的封装。

而内部，CPU的核心是一片不到1/4英寸的薄硅晶片（英文名称

为die,核心）。

Pentium

左边是揭了盖可以看到核心的处理器

在这小小的硅片上，密布着数以百万计的晶体管，它们好像

大脑的神经元，相互配合协调，完成着各种复杂的运算和操作。

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产第崖微型计算机系扰导给maMi.M.c«xnn

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微处理器和微机发展极快，几乎每两年集成度翻一番,

每2〜4年更新换代一次，现已进入第五、六代。

Intel发布的第一颗处理器4004仅包含2千多个晶体管，而前

三年发布的Pentium8400EE处理器包含超过2・3亿万个晶体管，

集成度提高了十万倍.

单个CPU的核心硅片大小没有增大，甚至更小了，这

要求不断改进制造工艺，以便能生产出更精细的电路结构。

最新的处理器采用的是0.065微米技术制造，即常说的0.065

微米线宽。

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目前Intel正设计六核心处理器Dunnington来替代目前的

45nm四核心处理器Harpertown。Dunnington在一块邮票大小

的芯片内部封装了三个双核处理器核心。

Intel的65nm四核安腾处理器（Tukwila）达到20亿个晶体管.

IntelCorei7920是采用45纳米制作工艺的四核64位处理器.

主频2.66GHz,乃频133MHz,倍频为20—功耗值为

130W,一级高速缓存LI4*64K,二级高速缓存L24*256K,

三级高速缓存L38192K,

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1.第一代—4位或低档8位微处理器

典型产品是Intel公司1971年研制成功的4004（4位CPU）

及1972年推出的低档8位CPU8008o

集成度约为2300只晶体管/片。指令系统较简单，运算能

力差，速度慢（平均指令执行时间为10〜208,每秒执行6万条

指令）。软件主要用机蟹喜咨曜暂望皙髓

这是Intel4004

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卜第译微型计耳机受数导信■

2.第二代——中高档8位微处理器」

典型产品有1974年Intel公司生产的8080,Zilog公司生产

的Z80、Motorola公司生产的MC6800以及Intel公司1976年

推出的8085。它们均具有16位地址总线。

集成度为9千余只晶体管/片，指令的平均执行时间为1〜2州,

速度比第一代快10倍，指令系统相对较完善，已具有典型的计算

机体系结构以及中断、存储器直接存取(DMA)功能。可使用汇

编语言及BASIC、FORTRAN等高级语言编程。

这是Intel8080

耨靠纥型牡笄机系统导论

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3.第三代——16位微处理器

典型产品是1978年Intel公司的8086、Zilog公司的Z8000和

Motorola公司的MC6800。它们均具有20位地址总线。

集成度为29000个晶体管/片，可用时钟频率为4.77、8、

10MHz,每秒可执行80万条指令，寻址范围1M,有近300条指令。

具有丰富的指令系统、多级中断系统、多处理机系统、段

式存储器管理以及硬件乘除法器等。

产第7聿微型甘算机案拢导检

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一年后Intel公司推出8088.其指令系统与8086完全兼容,内

部结构仍为16位，但外部数据总线是8位的。

以8088为CPU组成了IBMPC、PC/XT等准16位微型计

算机，由于其性能价格比高，很快占领了市场。

1982年，Intel公司在8086基础上研制出性能更优越的16位

微处理器芯片80286。

集成了13・4万个晶体管，有24位地

址总线，主频20MHz，每秒可执行270万

条指令。并具有多任务系统所必须的

任务切换功能、存储器管理功能以及

各种保护功能，支持1GB以上的虚拟

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内存。V

以80286为CPU组成IBMPC/AT高档16位微机

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产第章微型计算机系扰导给maMi.M.c«xnn

7»K.

4.第四代——32位高档微处理器

1985年，Intel推出32位微处理器80386,集成了275000个

晶体管，每秒可执行6百万条指令,32位地址总线，指令系统与

80286兼容。

80386有两种结构80386sx和80386DX,SX内部结构为32位，

外部数据总线为16位，采用80287作为协处理器。DX内部结构、

外部数据总线皆为32位，采用80387作为协处理器。

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审-第7章微型必算机系疣导企iAX.

1990年，Intel在80386基础上研制出新一代32位微处理器芯

片80486,集成了120万个晶体管，地址总线仍然为32位，主频

25MHz（后继型号可达100MHz）,指令执行速度可达20MlpS（百

万条/每秒）以上。

80486相当于把80386、80387及8KBCache集成在一块芯片

上，性能比80386有较二

5.第五代——64位高档微处理器

典型产品是1993年Intel推出的Pentium（奔腾，Intel586）以

及IBM、Apple和Motorola三家公司联合生产的PowerPC。

Pentium集成了300多万个晶体管，数据总线64位，地址总

线36位，其主频有50MHz、66MHz、133MHz、和166MHz等,

Pentium有两条超标量流水线,两个并行执行单元及双高速

缓冲存储器。

PowerPC是一种精简指令集计算机（RISC）,也是一种

性能优异的64位微处理器，它也采用了先进的超标量流水线

技术及双高速缓冲存储器。

精简指令集计算机的特点是指令规整，这使指令译码电路

简单，译码速度快；指令系统中只设置了使用频率较高的指令，

因而指令条数少，指挥指令执行的控制逻辑电路简单，执行速

度快。

与精简指令集计算机对应的是复杂指令集计算机CISC,Intel

的Pentium微处理器及其以前的微处理器产品都属于CISC。

匚第祥微型仇算机系速I导俗舞藕.

■1995年11月,Intel发布PentiumPro,其主频为160MHz、

200MHz,指令执行速度可达440MlPS（每秒4・4亿条）。

•1997年1月Jntel发布PentiumMMX,主频有166MHz、200MHz、

233MHz、266MHz，它在以前的X86指令基础上增加了57条多媒

体指令.

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•1997年5月,Intel发布PentiumH,主频可达266MHz（后继型号可

达333M旦z）,执行速度用共466MlPS（每秒4.66亿条）以上

pentiumIIPentiumII内部集成了

750万个晶体管，并整

合了MMX指令集技术。

此时，并首次引入了

S.E.C封装（Single

.2-J®，

.AlETV®上一EdgeContact）技术，

将高速缓存与处理器整

合在一块PCB板上

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■1999年2月,Intel发布PentiumHI,主频有450MHz、800MHz

执行速度可达1000MIPS（每秒10亿条）.采用0・25微米制造工艺,

拥有32K一级缓存和512K二级缓存.包含MMX指令和Intel自

己的“3D”指令SSE,

intel®

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•2000年11月,Intel发布Pentium1乂主频有l.4GHz、1.5GHz（后

继型号已达3.4GHz）.采用0.18微米铝导线工艺，配合低温半

导体介质技术制成，是一颗具有超级深层次管线化架构的处

理器。

PentiumIV设计中采用了很多新技

术，在理论上，PentiumIV是完美

无缺，可是实际状况却远非Intel想

象的那么简单。第一代PentiumIV

可以说是Intel近几年内的最大失

败。P4耗电惊人，其最致命的硬伤

是发热量很大，频率提升困难.

Pentium4

•2003年Intel发布了PentiumM处理器，一种专为移动计算而

优化的全新体系结构，是兼顾高性能和低功耗的创新设计。

PentiumM主频有1.4GHz、1.5GHz、l.6GHz等，后继型号已

达2.13GHz,采用的是0.13微米制造技术，集成了7700万个晶体

管濒率为2.13GHz采用了2MB二级缓存的PentiumM770在05

年1月上市

第二代0.09微米制程的PentiumM处理器将二级缓存

(L2Cache)倍增到2MB,是第一代PentiumM数量的两倍,

晶体管数量也暴增到1亿4千万个。

沪第姓卷型计算机系疫导给IT

2006年2月，Intel公司的比单核心P4还便宜的廉价双核心CPU

PD805上市.

为了加强竞争的祛码，

Intel处理器正进行一次新的换

代，从2005年起到2006年中期，

处理器的生产工艺全面转向

6511m制程。生产出更小的核心

芯片，芯片散热问题得到缓解，

时钟频率也有新的提升。

沪第姓卷型计算机系疫导给

1940年由数学家冯・诺依曼首先提出的计算机体系结构，

其基本设计思想为：

①以二进制形式表示指令和数据。

②程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够

高速地从存储器中取出指令加以执行。

③由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五

大部件组成计算机系统。

到目前为止，计算机仍沿用冯・诺依曼的体系结构。

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产第章微型计算机系扰导给•IlJMINX”«>V9>

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1.3微型计算机系统的组成

r运算器(算术逻辑运算单元ALU)

/-微处理器(CPU)控制器G空制单元CU)

I寄存器阵歹I」(RA)

rRAM,ROM,EPROM

主机《

内存储器

fEEPROM,Cash等

I输入输出(I/O)接口电路

r键盘、鼠标等输入设备

(硬件｛

c外部设备显示器、打印机等输出设备

I软驱、硬盘及磁带等外存储器

外围设备《

rA/D,D/A转换器

微型机系统《

过程控制I/O通道

开关量等

系统软件

晶软件

疗用户(应用)软件

修.1微黝成机系统的组成一.

1.3.1基于总线的微型计算机硬件系统

微型计算机硬件系统采用总线结构，系统中的各部件与CPU

以及各部件之间均通过系统总线连接。

何谓总线?

总线——计算机中各功能部件间传送信息的公共通道。

总线是微型计算机的重要组成部分，所有的信息都通过总

地址总线AB传送由CPU提供的要访问的单

地址总线元、I/O端口的地址信息，用来

是单向总选中要访问的单元、I/O端口。

系统总线包括;-----数据总线DB从内存取指令、读写操作数或

\邛寸I/O端口进行读写操作时，指

\$旦当代码或数据通过DB送往CPU

或由CPU送出。

控制总线CB控制信息或状态信息通过CB由

每根控制总CPU送往有关部件或从有关部

线的方向是件送往CPU。

仁豺章微型计第机系疫导他

微型计算机采用总线结构有何好处?

使系统结构简单,易于维护,并具有良好的可扩展性。

1.3.2微处理器

微处理器主要由：运算器(ALU)、控制器(CU)、内部寄存

器(R)构成.

第，第,做理"MA维此微处理器的内部结构

可编■程逻翻陛I、

微处理器

标志寄存器至外部11…[③]

(CPU)句r?CB

ALUPLAfe

PM2)£

程序计数器而燹辑单先ID器

(>)|RA轴有拜啜②

PCA

-Z4：累力喻WIR

<=指令善衣器>

内部数据总线

V\7DB

DR

AR(3)内部寄存器

她址翱存器升-数翩冲寄存器

外部AB4001HE7H外部DB

参加运算的两个数一个4002H34H<

4003HA5H、

来自累加器A一个来自

4004H62H存储程序和数据

内部数据总线(可以是存储器4005H38H

DR或RA的内容)，计地址单元内容一

算结果送累加器A暂存色图1.4微处理器结构■■HfijiaKQ

就第7章整理计第机急卷身给IT

1.运算器

又称算术逻辑单元ALU(ArithmeticLogicUnit),用来进行

算术或逻辑运算以及移位循环等操作。「

2.控制器

又称控制单元CU,是全机的指挥控制中心，负责把指令逐

条从存储器取出，经译码分析后向全机发出取数、执行、存数

等控制命令，保证正确完成程序所要求的功能。「

控制器由以下部分组成

⑴指令寄存器IR：存放从存储器取出的将要执行的指令码。

当执行一条指令时，先把它从内存取到数据缓冲寄存器DR中,

您后再传送许器IR中。

F第d微型计算机系扰导他

(2).指令译码器ID(InstructionDecoder)：用来对指令

寄存器IR中的指令操作码字段进行译码，以确定该指令执

行什么操作。R

(3)可编程逻辑阵列PLA(ProgrammableLogicArray)：用

来产生取指令和执行指令所需要的各种微操作控制信号,并经

过控制总线CB送往有关部件,从而使计算机完成相应的操作。

%第/章微型计算机系扰导给

」上■—~^工-一¥q£JL4'=qT—&［金主一』一▲』R^~L金^^7-金金

3.内部寄存器

CPU内有若干寄存器，它们相当于是CPU内的RAM。

这些寄存器包括：

1)程序计数器PC(PrugramCounter)

也称为指令指针IP(InstructionPointer),用来存放下一

条要执行指令所在存储单元的地址。

在程序开始执行前，必须将它的起始地址(程序第,1条

指令所在单元地址)送入PC。当执行指令时,CPU会自动

修改PC内容,使其保存的总是下一条要执行的指令的地址。

2)地址寄存器AR(AddressRegister)：

用来存放正准备取出的指令的地址或操作数的地址。一由于

内存读写速度和CPU的工作速度相差很大，所以必须使用地址

寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。

取指令时，PC中存放的指令地址送到AR,根据此地址从

存储器中取出指令。

取操作数、向存储器写数据时，先将操作数地址通过内

部数据总线送到AR,再根据此地址从存储器中取出操作数

或向存储器写入数据。

广豺章微型计算机系统导他

3)数据缓冲寄存器DR(DataRegister)

用来暂存从内存读出的指令或数据。若是指令，DR将暂存

的指令经内部数据总线送到指令寄存器IR；若是数据，则通过

内部数据总线送到运算器或有关的寄存器。

当向存储器写数据时，也先将待写数据存放在DR史，然

后再经数据总线送入存储器。

DR是CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站，它用来

补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上存在的差异。

广豺章微型计算机系统导他

4)累加器A(Accumulator)

累加器是使用最频繁的一个寄存器。在执行算术逻辑运

算时，它用来存放一个操作数，而运算结果通常又放回累加

器.

CPU中至少应有一个累加器,目前，有些CPU中有多个累

加器，形成了通用寄存器堆结构，其中任何一个既可存放目

的操作数，也可存放源操作数。

产第7章微型计算机系扰导给

5）标志寄存器FLAGS（FlagRegister）

也称为程序状态字PSW（ProgramStatusWord）。用来存放

刚执行完的算术运算、逻辑运算指令或测试指令后建立的各种

状态码内容以及对CPU进行控制的控制信息。

编写程序时，可以通过测试有关标志位的状态（0或1）来

决定程序的流向。—

6）寄存器阵列RA（RegisterArray）

寄存器阵列实际上是CPU内部的RAM,有了它们可避免

CPU频繁访问内存，缩短指令执行时间，提高机器的运行速度，方

便程序设计。它包括一些通用寄存器（AX、BX、CX、DX、

SI>DEBP、SP）和段寄存器（CS、DS、ES、SS）。

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产第7章微型计算机系扰导给maMi.M.c«xnn

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1.3.3存储器

这里的存储器是指内存储器（又称主存或内存），用来存

放指令、原始数据、中间结果和最终结果。CPU可直接用指令

对内存储器进行读写。

内存是主机的」部分,通常用具有一定容量且速度较高

的存储器作为内存。

执行程序时，CPU会自动而连续地从内存中取出要执行

的指令，并执行指令规定的操作，因此，计算机每完成一条指

令，至少有一次为取指令而访问内存的操作。

第7聿微型计事邓《”曲

・1二nr1・上mfi，金差

1.基本概念

L位(Bit)：二进制信息的最小单位

2.字节(Byte)：在计算机内，8位二进制代码作为1个字节,

可以存放在一个存储单元中。字节是字的基本组成单位。

3.字(Word)：计算机中作为一个整体来处理和运算的

一组二进制数，是字节的整数倍。通常它与计算机内部的寄存

器、算术逻辑单元、数据总线宽度相一致。每个字包括的位数

称为计算机的字长,它是计算机的重要性能指标。目前为了表

示方便，常把一个字定义为16位，把一个双字定义为32位。

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M微型竹兽机系就导信m

4.内存单元地址：存储器通常被划分为许多单元，每个单元

存放一个字节的二进制信息，为了能识别不同的单元,每个单

元都赋予一个编号，这个编号称为该内存单元的地址。内存单

元的地址是连续编排的。

5.内存容量：内存中存储单元的总数。通常以字节为单位，

1024(210)字节记作1KB,220字节记作1MB。

内存单元的地址与该地址对应的单元中存放的内容是两

个完全不同的概念,不可混淆。

2第/章微型万普也逐圆导信

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第/章性鳖北.笄机案疫导他

2.内存的操作

CPU对内存的操作有两种：读或写。

读操作是CPU将内存单元的内容读入CPU内部，信息读出

后该单元的内容保持不变。

写操作是CPU将其内部信息送到内存单元保存起来，写操

作的结果改变了被写单元的内容，是破坏性的。

待读单元地址待写单元地址待写数据

10010000B地址内容地址内容

10111010B10010000B00000000B

△00H

00H10101101B10101101B

地

地

01H00011010B01H00011010B

址

址

译

译

码

00100010B码10111010B

器

器

90H

901100100010B

1011101000000000B

待读数据

FFHFFH

来自CPU的读信号来自CPU的写信号

内存写操作过程示意图

(a)内存读操作过程示意图(b)

图1.6内存读写操作过程示意图

3.内存的分类

按工作方式，内存可分为两大类：随机读写存储器

RAM(RandomAccessMemory)和只读存储器ROM(ReadOnly

Memory)。

RAM用于存放将要被CPU执行的用户程序、数据以及部

分系统程序。可由CPU任意读、写，断电后，其中存放的信息

将丢失。

ROM中的信息只能被CPU读取，而不能由CPU任意地写

入。断电后，其中的信息不会丢失。ROM用于存放永久性

的程序和数据。如系统引导程序、监控程序、操作系统中的

基本输入/输出管理程序(BIOS)等。

1.3.4I/O接口与输入输出设备

I/O接口是微型计算机与I/O设备之间信息交换的桥梁。

I/O设备是微机系统的重要组成部分，与CPU相比，它

们的工作速度较低。I/O设备种类很多，所处理的信息有数

字量、模拟量、开关量等,而计算机只能处理数字量。处

设与微机工作的逻辑时序也可能不一致。

由于上述原因，微型计算机与外设之间的连接及信息

的交换不能直接进行,而需要设计一个I/O接口作为微机与

外设之间的桥梁。

第7章微型必事机系疡导裕

I/O接口也称为I/O适配器，不同的外设必须通过不同

的I/O适配卡（板）才能与微机相连。所以，I/O接口是微

机应用系统不可缺少的重要组成部件。

任何一个微机应用系统的研制和开发，实际上是I/O

接口的研制和开发。

尸第7聿微型甘算机索检身论

■■Ilr1"«」」姿!』」「笑11上I」，工1■13J

1.4微型计算机软件系统

软件，就是为了管理、维护计算机以及为完成用户的某种

特定任务而编写的各种程序的集和。

计算机的工作就是运行程序，通过逐条地从内存中取出程

序中的指令并执行指令规定的操作而实现某种特定的功能，

因此，软件是微型计算机系统不可缺少的组成部分。

微型计算机的软件包括系统软件和用户（应用）软件。

用户软件是用户为解决各种实际问题而编写的各种程序。

系统软件是指不需要用户干预的，为其它程序的开发、调试以

及运行等建立良好环境的程序。主要包括操作系统和系统应用

程序。

操作系统是一套复杂的系统程序，用于提供人机接口的管理、

调度计算机的所有硬件与软件资源。os最重要的核心

部分，负责接收用

常驻监控程序户命令并执行相

作厂

操作系统主要包括I/O驱动程气用于执行I/O操作

文件管理程刖于管理存放在外存中的数据

此两程序配合使用,

用于文件的存取、

复制和其它处理。

第7聿微型北鲁松系优昱曲

一¥上^*^4'=±3一•』"±一举』Q_£^-金金一.

系统应用程序包括高级语言的编译程序、汇编程序、诊断和调

试程序,文字处理程序,服务性工具程序,数据库管理程序等。

IT

5.K

dV+O.tV.

*第7章微型计算机系速导给maMi.M.c«xnn

»K.

1.5微型计算机的工作过程

表1.1完成“6+5”操作所需的机器语言程序和汇编语言程序

内存单元地址机器语言程序汇编语言程序指令功能说明

0000H10110001

MOVA,06H双字节指令。将数字6送累加器A

0001H00000110

0002H00001000双字多指令。将数字5与累加器A中

ADDA,05H

0003H00000101的内容相加，结果存放在累加器A中。

0004H11111110HLT停机指令_

—元,—一二一

产第7聿微型甘算机案拢导检

「Lr~i］」_-孑R！《L4jra^t上——金三

机器语言程序是计算机能理解和直接执行的程序，其指令用

二进制代码表示。

汇编语言程序是用助记符语言表示的程序，计算机不能直

接“识别”，需经“汇编程序”把它转换为机器语言程序后才

能执行。

机器语言指令和汇编语言指令是一一对应的，都是面向

机器的语言，不同的机器有着自己独有的机器语言指令系统

和汇编语言指令系统。

不论程序是用什么语言编写，都必须首先将其转换为

计算机能直接识别和执行的机器语言程序，装入内存，然后

才能由CPU逐条读取并执行。

IT

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尸第/聿微型计算机案拢导检mama.ac，**n

微机的工作过程就是不断地从内存中取出指令并执行指令

的过程。

第一条指令所在单元的地址----->程序计数器PC

进入取指阶段,CPU从PC所指内存单元取出指令一一>DR—->IR,

指令译码器对IR中指令的操作码字段进行译码，并发出执行该指

令所需要的各种微操作控制信号。

执行指令阶段，CPU执行指令所规定的具体操作。

当一条指令执行完毕后，转入下一条指令的取指阶段。

这样周而复始地循环，直到遇到暂停指令时结束。

对任何机器指令而言，取指阶段的操作相同，所用的

时间都相同。而在执行指令阶段，不同的指令所需做的操作

不同。因此，不同指令的执行阶段的时间存在很大差异。

指令通常由操作码(OperationCode)和操作数(Operand)

两部分组成。

操作码表示该指令完成的操作

操作数表示参加操作的数本身或操作数所在的地址。

指令根据其所含内容的不同而有单字节指令、双字节指令

以及多字节指令等，因此，计算机在执行一条指令时，就可能

要处理一到多个字节的代码信息，包括操作码、操作数或操作

广豺章微型计算机系统导他译码后CPU

经控制器发

/1!•/，r-wrtnn出执行该指

至外部C耳*.'.1

PC内容送入ARB、PC自动加1二令所需要的

ALUPLA

工各种控制命

r\_令

②]ID

PC000000海

把PC内容ARA101100帆

送地址寄存Oil"

①<DR中的指令

器AR内部数据总线DB

\7操作码被送

AR00000000