微机原理及应用 课件 第二章 认识微机系统

微机原理及应用第二章认识微机系统第一讲微机系统的组成下面我们来学习一下微机系统的组成微机系统的组成首先我们先简单的回顾一下微型计算机它的发展历史微型计算机的发展史世界上第一台现代意义的电子计算机是1946年美国设计制造的世界第一台现代意义的电子计算机ENIAC1946年美国制造它的占地有170㎡，重30吨，功耗是150千瓦，运算速度是每秒5000次，占地170㎡重30吨功耗150千瓦运算速度每秒5000次ENIAC占地170㎡重30吨功耗150千瓦运算速度每秒5000次从这张图上我们可以看到这个计算机是非常庞大的，ENIAC非常庞大ENIAC从数据上看，占地170㎡重30吨功耗150千瓦运算速度每秒5000次ENIAC它的计算速度也不快，占地170㎡重30吨功耗150千瓦运算速度每秒5000次速度不快重点是，操作它的人员必须是专业的人员，从这个角度来说，第一台计算机不管是使用上和应用普及程度上都是非常受限的ENIAC必须是专业人员操作使用和应用普及程度非常受限后来，随着技术的发展，计算机的体积越来越小型化，这是按照综合指标分类给出的计算机的种类。我们要学习的就是微型计算机按综合指标分类巨型计算机大型计算机中型计算机小型计算机微型计算机单片计算机巨型计算机大型计算机中型计算机小型计算机微型计算机单片计算机主机外部设备下面来看一下微型计算机的组成，从整个系统上来看，微型计算机分成软硬两部分，即软件系统和硬件系统。我们先来看软件系统，软件系统是指我们在计算机的硬件装载的一些软件程序，这些程序包括系统软件和应用软件微型计算机系统硬件系统CPU存储器总线I/O接口系统软件应用软件软件系统寄存器组控制器运算器系统软件是用于计算机的管理，维护，控制以及计算机程序的翻译，装入，编辑和运行的程序，系统软件管理维护控制计算机翻译装入编辑计算机程序运行常见的系统软件，比如说我们常用的Windows系统，苹果的os操作系统以及我们手机里的安卓系统等系统软件管理维护控制计算机翻译装入编辑计算机程序运行Windows系统ios操作系统安卓系统主机外部设备应用程序微型计算机系统硬件系统CPU存储器总线I/O接口系统软件应用软件软件系统寄存器组控制器运算器是软件开发人员利用系统软件编制的一些用来解决某一些具体问题的程序。来满足我们计算机用户各方面应用的需要。应用软件软件开发人员系统软件编制解决某一些具体问题的程序计算机用户各方面应用的需要常用的应用软件包括办公软件office，excel这些，比如通讯软件微信等应用软件办公软件office通讯软件微信下面我们再来看一下硬件系统，硬件系统包括主机和外部设备主机外部设备微型计算机系统硬件系统CPU存储器总线I/O接口系统软件应用软件软件系统寄存器组控制器运算器主机就是指主机箱，它里边有非常非常多的设备主机主机箱多设备外部设备主机外部设备微型计算机系统硬件系统CPU存储器总线I/O接口系统软件应用软件软件系统寄存器组控制器运算器就是除了主机箱以外的，其他的这些设备，它们是为了便于我们使用计算机而存在的设备。比如键盘，鼠标，显示器，音箱等等在主机箱里面有我们的主板，有风扇，有硬盘还有一些接口设备，外部设备便于使用在主机箱里面有我们的主板，有风扇，有硬盘还有一些接口设备，主机主机箱主板风扇硬盘接口设备这张图表示CPU和存储器之间通过总线进行连接，CPURAMROMI/O接口外设ABCBDBCPU和存储器之间通过总线进行连接总线不仅连接了CPU和存储器，还连接了CPU和IO接口,通过IO接口它可以将CPU和外部设备连接CPURAMROMI/O接口外设ABCBDBCPU和存储器之间通过总线进行连接总线总线有三种，地址总线，控制总线和数据总线。控制总线数据总线地址总线总线它们分别是用来传输地址信息，控制信息以及数据信息的，地址信息控制信息数据信息控制总线数据总线地址总线总线AddressBusAddressBusAddressBus那我们要注意的是地址总线它的缩写是ab控制总线它的缩写是cb，数据总线它的缩写是db控制总线数据总线地址总线ABCBDB从数据传输的方向来说，因为我们的数据不管是读还是写都是由CPU发出指令的，CPURAMROMI/O接口外设ABCBDB数据传输的方向不管是读或写都由CPU发出指令控制信息由CPU发送给其他设备其他设备将自己的状态发送给CPU所以地址总线上发送的地址总是由CPU传输给CPU以外的其他设备，所以地址总线的方向是从CPU出发到其他的设备。控制信息可能是由CPU发送给其他的设备的，也可能是其他设备将自己的状态发送给CPU，发送地址由CPU传输CPU以外的其他设备地址总线控制总线发送方向从CPU出发到其他设备所以控制总线它的方向是单向，但是这个方向有可能是CPU出来的，也有可能是回到CPU的数据总线是双向的，因为数据它可能是CPU传给其他的设备，也可能是其他设备将自己的数据传给CPU，所以数据总线的方向总是双向的，从下一节开始我们将会重点的介绍主机中的各种各种设备CPURAMROMI/O接口外设ABCBDB单向方向可能是CPU出来，也可能是回到CPU双向CPU传给其他的设备其他设备将自己的数据传给CPU控制信息由CPU发送给其他设备其他设备将自己的状态发送给CPU因为数据它可能是CPU传给其他的设备，也可能是其他设备将自己的数据传给CPU，所以数据总线的方向总是双向的，发送地址由CPU传输CPU以外的其他设备地址总线控制总线数据总线发送方向从CPU出发到其他设备从下一节开始我们将会重点的介绍主机中的各种设备主机箱各种设备谢谢观看！微机原理及应用第二章认识微机系统第二讲中央处理器下面我们来学习一下中央处理器中央处理器中央处理器是属于主机的一部分，如果说中央处理器这个名称你没有听说过，那你一定听说过CPU，对它们指的是同一个东西，中央处理器的英文是CentralProcessingUnit,英文简称就是CPU，存储器总线CPUI/O接口系统软件应用软件主机外部设备微型计算机系统系统软件应用软件主机央处理器CentralProcessingUnit它的内部包括了寄存器组，控制器以及运算器寄存器组控制器运算器CPUBCD编码CPU它计算机中最核心的器件，它起到运算与控制的作用核心器件BCD编码下面我们来详细的介绍一下CPU内部的模块首先来看一下算术逻辑单元算术逻辑单元（ALU）1控制器2寄存器组3BCD编码下面我们来详细的介绍一下CPU内部的模块首先来看一下算术逻辑单元算术逻辑单元（ALU）1控制器2寄存器组3算术逻辑单元以加法器为基础，辅以其它逻辑电路完成加、减、乘、除和各种逻辑算术逻辑单元又称运算器，它的简称是ALU它是以加法器为基础，辅助以其他的逻辑电路，能够完成加减乘除四种运算以及各种逻辑运算ALU运算器听起来是不是很耳熟？我们在前边讲解数制的时候跟大家提到过，也就是说我们前面讲解的数制之间的各种运算都是ALU在执行呢听起来是不是很耳熟？我们在前边讲解数制的时候跟大家提到过，也就是说我们前面讲解的数制之间的各种运算都是ALU在执行呢数制之间的运算由ALU执行-而且在高级的芯片中，ALU还可以完成浮点运算高级芯片ALU可以完成浮点运算什么叫浮点运算呢？通常浮点数是用来更精确的保存小数而浮点运算多是指小数之间的运算，这要比整数之间的运算复杂得多浮点运算？更精确的保存小数浮点数小数之间的运算浮点运算下面老师展示一下在CPU内部结构中,ALU的位置这是在8086系统中，ALU所在的位置8086下面老师展示一下在CPU内部结构中,ALU的位置这是在8086系统中，ALU所在的位置8086这张图所示是在奔腾系统中ALU所在的位置以及浮点运算的位置奔腾这张图所示是在奔腾系统中ALU所在的位置以及浮点运算的位置奔腾BCD编码下面我们来看一下控制器，控制器2寄存器组3算术逻辑单元（ALU）1控制器包括指令寄存器IR，指令译码器ID和可编程逻辑阵列PLA，指令寄存器IR指令译码器ID可编程逻辑阵列PLA其中指令寄存器是用来存放从存储器中取出的将执行的指令指令译码器是用来对指令寄存器IR中的指令进行译码，然后再确定这个指令要执行什么样的操作指令寄存器IR存放从存储器取出的将要执行的指令(实为其操作码)指令译码器ID译码指令寄存器IR中的指令，确定执行什么操作可编程逻辑阵列pla是用来产生取指令，执行指令所需要的各种微操作控制信号，由于每条指令所执行的具体操作是不同的，所以其实计算机是用每条指令对应的控制信号的某一种组合来确定它具体的操作的序列可编程逻辑阵列PLA产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。每条指令将对应控制信号的某一种组合,以确定操作序列。BCD编码最后，我们来看一下寄存器组控制器2寄存器组3算术逻辑单元（ALU）1在CPU内部的存储单元我们跟它叫做寄存器，英文是registerregisterCPU内部的存贮单元寄存器register在CPU内部，寄存器包括通用寄存器和专用寄存器。通用寄存器专用寄存器通用寄存器是由程序员规定它的用途的寄存器，专用寄存器是的用途是固定的，是在设计CPU的时候就已经确定了。比如堆栈寄存器和标志寄存器。关于寄存器的具体使用方法我们在后面会详细的介绍通用寄存器由程序员规定其用途专用寄存器用途固定如：堆栈指针、标志寄存器等谢谢观看！微机原理及应用第二章认识微机系统第三讲存储器下面我们来学习存储器，CPU存储器寄存器组控制器运算器软件系统硬件系统系统软件应用软件主机外部设备总线I/O接口主机的部分存储器存储器是计算机的一部分，它在CPU之外，也是主机的一部分，所以我们也跟存储器叫内存储器，简称内存内存内存储器内存我们首先来介绍一下存储器中的单元，存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程存储器是很多内存单元的统称，存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程存储器内存单元统称每个内存单元能够存储8个比特，也就是一个字节存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程内存单元8个比特一个字节注意，比特我们用bit来表示，字节我们用byte来表示存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程内存单元8个比特一个字节bitbyte比特字节每个内存单元都有一个地址，我们跟他叫做内存地址，存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程内存单元内存地址微型计算机它的内存容量就是指它包含的内存单元的数目，也就是它能存储的字节数微型计算机系统微机系统的组成存储器内存单元的地址和内容一个内存单元包含一个字节每个内存单元都有一个地址，称内存地址微机内存容量是指内存的字节数1←8→●●●CF●●●35000H

存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程内存容量：包含的内存单元数目存储的字节数我们通常用右图来表示内存单元，也就是一个个的小格子，每个格子就是一个内存单元，它里面可以存放八个比特，也就是两位十六进制,我们通常将十六进制数的h省略掉，所以你看到的就是它里面写的这两个数，就是十六进制的数存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程←8→●●●●●●内存单元8bit十六进制HexCFCF我们通常将内存单元的地址写在这个小格子的旁边这里的35000h就是这个内存单元的地址微型计算机系统微机系统的组成存储器内存单元的地址和内容一个内存单元包含一个字节每个内存单元都有一个地址，称内存地址微机内存容量是指内存的字节数1←8→●●●CF●●●35000H

存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程←8→●●●●●●内存单元35000HCF内存单元地址那如果要存储的数据不是一个字节，而是多个字节怎么办呢？微型计算机系统微机系统的组成存储器内存单元的地址和内容一个内存单元包含一个字节每个内存单元都有一个地址，称内存地址微机内存容量是指内存的字节数1←8→●●●CF6BA43C●●●35000H

35001H

35002H

35003H3CA46BCFH多字节数据将占用多个连续的字节。在Intel系列中，规定其最低字节存放在所占诸地址的最低端，并以最低端地址作为该多字节数据的地址如果存储的数据是多个字节怎么办？存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程此时多个字节会占用多个连续的内存单元，多个字节会占用多个连续的内存单元存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程英特尔系列规定，多个字节的数据，最低字节存放在地址较低的内存单元中，高字节存放在地址较高的内存单元中，我们图示所示的这个数据它是3cA46bcfh，第一字节cf会被存储在地址最低的这个内存单元中，也就是35000h里边，3c是他的最高字节，我们会把它存放在地址最高的这个内存单元中，

也就是35003h中

由于它是一个完整的数据，所以它要存放在连续的四个内存单元中

地址从35000h~35003h存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程←8→●●●●●●35000H35001H35002H35003H3CA46BCFHCF6BA43C存储器地址低高多字节数据：最低字节存放地址较低内存单元，

高字节存放在地址较高的内存单元CF3C它是完整的数据，要存放在连续的四个内存单元中地址从35000h~35003h再来看一下内存储器的分类内存储器包括随机存取存储器RAM和只读存储器rom存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程随机存取存储器RAM只读存储器ROMRAM的英文是randomaccessmemory，它的意思是可以随时进行数据的读写操作存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程随机存取存储器RAMRandomAccessMemory可随时进行数据的读写操作存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程随机存取存储器RAM只读存储器ROMReadOnlyMemory只读存储器；写不方便，读可随时进行ROM的英文是readonlymemory，它的意思是只读存储器，也就是说这里边的内容进行写是比较不太方便的，读就可以随时进行当然，也不是说ROM中不能写数据哈而是可以通过某一些技术的处理让他可以写进去数据，只是这种写的方式没有那么方便而已存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程只读存储器ROM可通过某一技术处理写进数据CPU再来看一下内存的操作，内存的操作包括读写，不管是读还是写都是以CPU为中心的，存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程读操作写操作中心也就是说读是CPU来读，即CPU从存储单元中将数据读入CPU中写也是以CPU写，也就是CPU将数据写入到存储单元中存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程读操作CPU存储单元也就是说读是CPU来读，即CPU从存储单元中将数据读入CPU中写也是以CPU写，也就是CPU将数据写入到存储单元中存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程读操作CPU存储单元写操作CPU存储单元下面我们来看一下数据读过程基本上我们可以把它分成三步04FF00…地址ABDB微型计算机系统微机系统的组成内存读………存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程控制地址译码器0000010012读3第一步是CPU要指定好想从哪个内存单元中读数据

然后把这个内存单元的地址信息传送到地址总线上04FF00…地址ABDB微型计算机系统微机系统的组成内存读………存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程010203CPU发出读的控制指令，地址译码器收到指令时会将收到的信息译成内存单元地址；并选相应内存单元，假设地址是04内存单元将数据放在数据总线上，内存单元中数据10010111被放在在数据总线并上发给CPU控制地址译码器0000010012读1、CPU指定从哪个内存单元中读数据，然后将内存单元地址信息传送到地址总线上3第二步是CPU发出读的控制指令，当地址译码器收到的读的控制指令时，就会将它收到的地址信息翻译成内存单元的地址，并且选中相应的内存单元，假设这个内存单元的地址是0404FF00…地址ABDB微型计算机系统微机系统的组成内存读………存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程0203CPU发出读的控制指令，地址译码器收到指令时会将收到的信息译成内存单元地址；并选相应内存单元，假设地址是04内存单元将数据放在数据总线上，内存单元中数据10010111被放在在数据总线并上发给CPU控制地址译码器0000010013210010111读2、CPU发出读的控制指令，地址译码器收到指令时会将收到的

信息译成内存单元地址；并选相应内存单元，假设地址是0404第三步是内存单元将数据放在数据总线上内存单元中的数据10010111被放在在数据总线并上发给CPU，这是内存读的过程，04FF00…地址ABDB………存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程控制地址译码器0000010013210010111读3、内存单元将数据放在数据总线上，内存单元中数据10010111被放在在数据总线并上发给CPU04内存写的过程其实是类似的存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程08FF00…地址ABDB………控制地址译码器132第一步仍然是CPU要指定他要写的这个内存单元的地址将这个地址放到地址总线上发送出去存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程08FF00…地址ABDB………控制地址译码器0000010011、CPU指定写的内存单元的地址，将地址放到

地址总线上发送出去0010011023第二步发出写的控制指令地址译码器接收到了这个指令以后会将地址总线上的这个数据翻译称地址并且选中相应的内存单元，比如说现在这个地址是00001000，那它就会选中08h这个内存单元存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程08FF00…地址ABDB………控制地址译码器0000010012写2、发出写的指令，地址译码器接收到会将地址上的数据翻译成地址并选中相应内存单元，如地址是00001000，就会选中08h内存单元00100110083第三步CPU将它要写入到这个内存单元的数据发送到数据总线上，假设他要发送的是00100110这个数据，这个数据会被存放到08h这个内存单元中这就是写的过程内存写微型计算机系统微机系统的组成地

址

译

码

器0010011008FF00地址控制写ABDB0000100000100110①③②00100110…………谢谢！存储器中的单元存储器的分类内存的操作数据读取过程内存写的过程3、CPU将它写入到内存单元的数据发送到数据总线上，假设发送的是00100110，这个数据会被存放到08h中0010011008FF00…地址ABDB………控制地址译码器0000010000100110132写谢谢观看！微机原理及应用第二章认识微机系统第四讲IO、接口与总线下面我们来学习IO、接口和总线IO、接口与总线前面我们已经介绍了CPU和存储器，下面来看一下主机中另外的总线和io接口CPU存储器总线io设备首先来说一下io设备，io设备为什么叫io设备呢？为什么叫io设备？I指的是input，O指的是output，io设备inputioutputo

所以IO其实说的是输入输出设备，io设备输入输出设备

输入输出设备是指我们连接在计算机的主机上，用来跟计算机传输信息的设备，输入输出设备连接计算机主机与计算机传输信息常见的输入设备比如说键盘，鼠标和激光笔这些，是将信息输入给计算机的设备输入设备键盘鼠标激光笔将信息输入计算机显示器常见的输出设备比如说显示器、打印机这些，是将计算机处理好的信息输出出来反馈给人输出设备打印机将信息输出反馈给人由于输入输出设备的工作速度通常要比CPU的速度慢得多，输入输出设备CPU工作速度慢而且io设备处理的数据格式也可能跟CPU处理的不相同CPUio设备处理数据格式不同输入数据格式不同亦或者是不同的外部设备，输入的数据格式不相同，那么我们就需要通过io接口进行一个转换，才能将外部设备跟计算机进行一个连接和拉通不同外部设备io接口进行转换连接和拉通外部设备因此我们说计算机和io设备之间的连接和信息交换不会直接进行，而是通过io接口或者叫做io适配器来进行的计算机io设备不直接进行连接和信息交换通过io接口或io适配器进行常见的接口比如说网口，USB口等网口USB口我们进行视频传输的接口，有早期的VGA接口，它主要是接收模拟信号，视频传输接口接收模拟信号VGA还有DVI接口，DVI接口虽然传输的是数字信号，但是速率已经不能满足现在的高清视频的要求，视频传输接口传输数字信号DVI现速率无法满足高清视频要求现在我们常用的是hdmi和dp接口，他们的传输速率非常高可以满足高清视频的这样的应用视频传输接口HDMIDP传输速率高满足高清视频要求下面我们再来看一下总线，总线总线是在计算机各部件之间传递地址数据和控制信号的公共通路总线传递地址数据控制信号我们在前边已经给大家介绍了，在CPU和内存储器以及IO接口之间有三种总线，包括数据总线，地址总线和控制总线，CPU内存储器IO接口数据总线地址总线控制总线他们分别是用来传输数据信息，地址信息和控制信息数据信息地址信息控制信息数据总线地址总线控制总线我们要区分的是不同总线对信息的处理和传输的方向，信息处理信息传输不同总线比如控制总线它是由CPU输出的，另一些是输入给CPU的，所以控制总线从单根上来说是单向的，但是整体来看它也是有两个方向的控制总线CPU输出输入CPU单根为单向整体两个方向下面再来看一下总线的参数，总线参数首先来看一下总线的宽度，如果我们把总线比喻成马路的话，那么总线的宽度就是说这个马路在同一个时刻可以跑多少辆车总线宽度马路在同一个时刻可以跑多少辆车?马路1个bite看成1辆车，那么总线宽度这个参数实际上说的就是总线同时可以传输多少数据量1个bite1辆车总线同时可以传输多少数据量再看一下总线的带宽，总线带宽是说在单位时间内总线可以传输的数据量，总线带宽单位时间内传输的数据量这其实跟总线处理数据的频率相关，总线处理数据的频率也就是在单位时间内总线会多少次数据的处理总线带宽与总线处理数据的频率相关单位时间内传输的数据量单位时间内总线多少次处理数据总线带宽计算那么总线的带宽要这样计算，就是总线处理数据的频率乘以它的宽度。这样得到单位是bit每秒频率*宽度/8(Byte/s)频率*宽度Bit/s单位如果你要求的带宽他的单位是字节每秒的话呢总线带宽计算频率*宽度Byte/s单位频率*宽度/8(Byte/s)总线带宽计算就还要再把这个值除以八，因为是八个比特是一个字节，所以再除以8就可以得到总线每秒钟能够传输多少字节了频率*宽度Byte/s单位频率*宽度/8(Byte/s)÷88个比特是1个字节总线每秒钟传输多少字节谢谢观看！微机原理及应用第二章认识微机系统第五讲微机的工作过程下面我们来学习微机的工作过程微机的工作过程首先来看一下指令，指令是由人向计算机发出的，能够为计算机所识别的命令由人向计算机发出能被计算机识别指令计算机的工作就是按照一定的顺序执行由指令构成的程序，计算机工作按顺序执行由指令构成我们在前面说的软件系统中的系统软件和应用软件其实都是由指令构成的程序，并且由计算机进行执行的由指令构成由计算机执行系统软件应用软件指令的执行过程大致分为五步，指令执行过程分五步第一步是取指令，第二步是分析指令，第三步是读取操作数，第四步是执行指令，第五步是存放结果第一步取指令第二步分析指令第三步读取操作数第四步执行指令第五步存放结果当然不是每条指令都要进行这五步操作，其中必须要执行的是取指令，分析指令和执行指令第一步取指令第二步分析指令第三步读取操作数第四步执行指令第五步存放结果非每条指令操作必须执行如果指令需要进行数据的操作或者计算的话，那么就有读取操作数和存放结果的这两步，否则的话这两步是没有的指令数据操作数据计算读取操作数读取存放结果我们再看一下指令的执行方式，指令的执行有两种，一种是顺序执行方式，另一种是并行执行方式执行方式顺序执行方式并行执行方式先来看一下顺序执行方式执行方式顺序执行方式并行执行方式顺序执行方式就是指令的各步交替的进行工作，按顺序完成指令的执行过程，顺序执行方式指令各步交替工作按顺序完成指令顺序执行方式例如，第一步是取指令，第二步是分析指令，第三步是执行指令，那么顺序执行的意思就是这三件事由同一个人来完成取指令1执行指令1分析指令1CPUBUS忙碌忙碌取指令2执行指令2分析指令2取指令分析指令执行指令同一人完成它先去取指令，然后再分析指令，最后执行指令，由于他在同一时刻只能做一件事情，所以只能按顺序执行的方式进行顺序执行方式同一时刻只做一件事顺序执行取指令分析指令执行指令这里请大家注意，只有取指令的时候，CPU要从内存中取指令，也就是要使用到总线，此时总线是被占用的顺序执行方式从内存中取指令使用总线总线被占用取指令分析指令执行指令CPU而其他两个环节都是在CPU的内部进行的，不需要占用总线顺序执行方式取指令分析指令执行指令CPU内部进行不占用总线因此，在顺序执行方式中，总线只在少部分时间被占用，总线只在少部分时间被占用顺序执行方式取指令分析指令执行指令顺序执行方式如果我们把这里的一个格子看成一个时间片，那么要执行完两条指令需要6个时间片1个格子是1个时间片1条指令取指令分析指令执行指令2条指令需6个时间片到这里我们可以总结一下，顺序执行方式对总线的使用率不高，而且工作效率也比较低顺序执行方式对总线使用率不高工作效率较低取指令分析指令执行指令那么我们怎么加快指令的执行呢？如何加快指令执行？可以采用并行执行的方式，并行执行方式中各个功能部件是并行工作的，执行方式顺序执行方式并行执行方式并行工作打个比方，如果说顺序执行方式中只有一个人在工作，那么在并行方式中就是三个人一起工作，每个人负责一件事，各司其职顺序执行方式并行执行方式一人工作三人工作1人负责1件事各司其职也就是说取指令让A来做，分析指令让B来做，执行指令让C来做，这样的话，一条指令就由三个人共同完成取指令分析指令执行指令并行执行方式ABC1条指令3人完成我们就可以把它看成是一个流水线的方式，A取完指令，B来分析这条指令，然后C来执行这条指令取指令分析指令执行指令并行执行方式ABC流水线在B分析的时候呢，A又可以去取第二条指令，取指令分析指令执行指令并行执行方式ABC取指令A在C执行第一条指令的时候，B在分析第二条指令而A在取第三条指令取指令分析指令执行指令并行执行方式ABC取指令A分析指令B取指令A所以，如果我们竖着看，在每一个时间片内，三个人都没闲着，只是它们在处理的指令不是同一条指令而已，这样做可以大大提升处理指令的效率取指令分析指令执行指令并行执行方式ABC取指令A分析指令B取指令A执行指令C分析指令B执行指令C每人处理指令不同提升效率你看，如果我们要执行两条指令，用顺序执行的方式需要消耗6个时间片，但是在并行执行方式中只需要消耗4个时间片就行了，还有就是并行执行方式对总线的利用率也更高了执行方式顺序执行方式并行执行方式6个时间片4个时间片总线利用率更高取指令分析指令执行指令并行执行方式ABC取指令A分析指令B取指令A执行指令C分析指令B执行指令C因为A一直在取指令，所以其实总线一直是被占用的，总线一直被占用由于芯片中总线已经布好了了，它已经在那里了，那我们对总线的使用率越高，整个系统的工作效率就越高，我们对资源的使用率也是比较高的对总线使用率越高,系统工作效率就越高，对资源的使用率也就更高谢谢观看！微机原理及应用第二章认识微机系统第六讲冯诺伊曼计算机下面我们来学习冯诺依曼计算机冯诺依曼计算机冯诺伊曼计算机这是冯诺依曼计算机的设计结构。运算器存储器输出设备控制器输入设备它是由著名的应用数学家冯诺依曼提出的通用电子计算机方案提出通用电子计算机方案冯诺依曼应用数学家冯诺依曼计算机在这个方案中规定了机器的五个组成部分。分别是运算器，控制器，存储器、输入和输出设备，这张图说明了这五个功能之间的相互关系，也就是运算器是核心，机器的运行是受运算器调度和控制的运算器存储器输出设备控制器输入设备五个组成调度控制冯诺依曼计算机与早期的计算机相比有两大改进，冯诺依曼计算机早期计算机两大改进一个是他采用了二进制，而不是十进制，第二个是他提出了存储程序的设计思想，就是用基于数据的同一装置存储执行运算的命令，使程序的执行可以自动的从一条进入下一跳，这些改进沿用至今，可见冯诺依曼思想的先进性冯诺依曼计算机早期计算机采用二进制，不是十进制提出存储程序的设计思想基于数据的同一装置存储执行运算的命令，使程序的执行自动从一条进入下一跳。下面我们来看一下冯诺伊曼计算机的计算流程。第一步是将指令地址付给程序计数器PC。第二步是