【正文】 1 第 2章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 2 主要內(nèi)容： ?微型機(jī)的構(gòu)成及工作原理 ?8088/8086 CPU的結(jié)構(gòu)及工作原理 ?系統(tǒng)總線 3 167。 微型機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 微處理器 存儲(chǔ)器 I/O接口 總線 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 微 型 計(jì)算機(jī) 系 統(tǒng) 主機(jī) 外 設(shè) ALU 控制器 寄存器 鍵盤、鼠標(biāo) 顯示器 軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū) 打印機(jī)、掃描儀 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 參考 4 微型計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu) 參考 5 微機(jī)主板的典型硬件構(gòu)成 ? CPU插座 ? 芯片組（南北橋 /HUB） ? 內(nèi)存插槽 ? 高速緩存（現(xiàn)已集成到 CPU內(nèi)部） ? 系統(tǒng) BIOS，硬件控制 ? CMOS，存放硬件配置參數(shù) ? 總線擴(kuò)展槽， PCI、 ISA ? 串行、并行接口 ? 軟 /硬盤、光驅(qū)插座 參考 6 ?微型計(jì)算機(jī)的概念結(jié)構(gòu)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出系統(tǒng)五部分組成。 ?從 功能部件 上分：微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由 CPU 、存儲(chǔ)器（ RAM ROM）、I/O接口、 I/O設(shè)備、總線組成。 7 微型機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 Address bus， AB Control bus， CB RAM ROM I/O接口 外設(shè) Data bus， DB CPU 8 1)硬件系統(tǒng)核心 — CPU ? 計(jì)算機(jī)的控制中心，提供運(yùn)算、判斷能力 ? 構(gòu)成： ALU、 CU、 Registers CPU的位數(shù)： 4位、 8位、 16位、 32位 是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù) 9 地址總線 （ AB） 數(shù)據(jù)總線 （ DB） 地址緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器 內(nèi)部總線 指令寄存器（ IR） 指令譯碼器（ ID） 操作控制器（ OC） 寄存器組 通用寄存器 堆棧指針（ SP） 程序計(jì)數(shù)器（ PC） 操作控 制信號(hào) … 控制總線 （ CB） 控制器 運(yùn)算器 標(biāo)志寄存器 ALU 累加鎖存器 累加器（ ACC） 暫存器 圖 23 微處理器典型結(jié)構(gòu)示意圖 10 2)存儲(chǔ)器 ? 存放 程序 和 數(shù)據(jù) 的記憶裝置 ? 用途：存放程序和要操作的各類信息（數(shù)據(jù)、文字、圖像、。） ? 內(nèi)存： ROM、 RAM ?特點(diǎn)：隨機(jī)存取，速度快，容量小 ? 外存：磁盤、光盤、半導(dǎo)體盤、 … ?特點(diǎn)：順序存取 /塊存取，速度慢，容量大 11 存儲(chǔ)器 ?內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容 ?內(nèi)存容量 ?內(nèi)存的操作 ?內(nèi)存的分類 12 內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容 ? 內(nèi)存包含有很多內(nèi)存單元 (每個(gè)內(nèi)存單元包含 8bit)，為區(qū)分不同的內(nèi)存單元，計(jì)算機(jī)對(duì)每個(gè)內(nèi)存單元進(jìn)行編號(hào)，內(nèi)存單元的編號(hào)就稱為內(nèi)存單元地址 1 0 1 1 0 1 1 0 38F04H 內(nèi)存單 元地址 內(nèi)存單 元內(nèi)容 . . . . . . 7 6 5 4 3 2 1 0 13 內(nèi)存容量 ?8088/8086的內(nèi)存地址編排為 00000~0FFFFFH ?注意： 內(nèi)存空間 與 內(nèi)存容量 的區(qū)別 內(nèi)存容量：某微機(jī)配置 2條 128MB的 SDRAM內(nèi)存條， 其內(nèi)存容量為 256MB 內(nèi)存空間：又稱為存儲(chǔ)空間、尋址范圍，是指微機(jī)的 尋址能力，與 CPU的地址總線寬度有關(guān) 14 內(nèi)存操作 ? 讀：將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入 CPU，原單元內(nèi)容不改變； ? 寫(xiě)： CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原內(nèi)容被覆蓋； ? 刷新：對(duì) CPU透明，僅動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器有此操作 ? 內(nèi)存的讀寫(xiě)的步驟為： ? CPU把要讀寫(xiě)的內(nèi)存單元的地址放到 AB上 ? 若是寫(xiě)操作， CPU緊接著把要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)放到 DB上 ? CPU發(fā)出讀寫(xiě)命令 ? 數(shù)據(jù)被寫(xiě)入指定的單元或從指定的單元讀出到 DB ? 若是讀操作， CPU緊接著從 DB上取回?cái)?shù)據(jù) 15 00000100 ① ② ③ 10010111 地址 00 04 FF 讀 控制 AB DB 地址譯碼器 10010111 1) CPU把要讀的內(nèi)存單元的地址放到 AB上 2) CPU發(fā)出讀寫(xiě)命令 3) 數(shù)據(jù)從指定的單元讀出到 DB 4) CPU緊接著從 DB上取回?cái)?shù)據(jù) 讀操作過(guò)程 16 ? CPU把要寫(xiě)的內(nèi)存單元的地址放到 AB上 ? CPU緊接著把要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)放到 DB上 ? CPU發(fā)出寫(xiě)命令 ? 數(shù)據(jù)被寫(xiě)入指定的單元 00001000 AB 寫(xiě) 地址譯碼器 FF 08 00 地址 (2) 00100110 DB 00100110 (3) (1) 控制 17 3)輸入 /輸出接口 簡(jiǎn)寫(xiě)為 I/O接口，是 CPU與外部設(shè)備間的橋梁 CPU I/O 接口 外設(shè) 18 接口的功能 ?提供驅(qū)動(dòng)外設(shè)的電壓或電流； ?匹配計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的信號(hào)電平、速度、信號(hào)類型、數(shù)據(jù)格式等； ?緩存發(fā)給外設(shè)的數(shù)據(jù)、控制命令和外設(shè)提供的運(yùn)行狀態(tài)信息； ?DMA控制和中斷控制。 19 4)總線 BUS ? 連接多個(gè)功能部件的一組公共信號(hào)線 ? 地址總線 AB：用來(lái)傳送 CPU輸出的地址信號(hào)，確定被訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元、 I/O端口。 地址線的根數(shù) 決定了CPU的尋址范圍。 CPU的尋址范圍 = 2n， n為地址線根數(shù) ? 數(shù)據(jù)總線 DB：在 CPU與存儲(chǔ)器、 I/O接口之間數(shù)據(jù)傳送的公共通路。 數(shù)據(jù)總線的條數(shù) 決定 CPU一次最多可以傳送的數(shù)據(jù)寬度。 ? 控制總線 CB：用來(lái)傳送各種控制信號(hào) 20 微型機(jī)的軟件系統(tǒng) ?軟件：為運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或?yàn)閷?shí)現(xiàn)某一功能而編寫(xiě)的各種程序的總和及其相關(guān)資料。 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件 操作系統(tǒng) 編譯系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 工具軟件 軟件 21 微型機(jī)的工作過(guò)程 （馮 諾伊曼計(jì)算機(jī)） ?程序預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)按程序的流程自動(dòng)地連續(xù)取出指令并執(zhí)行之。 ?為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行程序，控制器內(nèi)設(shè)置有 程序計(jì)數(shù)器 PC，它可根據(jù)指令的長(zhǎng)度自動(dòng)增量（總是指向下一條指令）。只要給出程序中第一條指令的地址，控制器就可依據(jù)程序中的指令順序地取指令、譯碼、執(zhí)行指令，直到完成。 22 執(zhí)行指令的三個(gè)基本步驟 ： 取指、譯碼和執(zhí)行 取指令； PC增量，指向 下條指令 譯碼 執(zhí)行 N 23 存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)的工作原理 ?控制器按預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的程序的流程自動(dòng)地連續(xù)取出指令并執(zhí)行之。 運(yùn)算器 輸出設(shè)備 控制器 輸入設(shè)備 存儲(chǔ)器 指令流 控制命令 數(shù)據(jù)流 24 程序的執(zhí)行過(guò)程 程序 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 指令 n … … 取指令 指令譯碼 取操作數(shù) 執(zhí)行指令 存結(jié)果 指令周期 操作碼 操作數(shù) 執(zhí)行 1。 CPU如何知道從哪里取出程序的第一條指令？ —— 操作系統(tǒng) 2。 CPU如何按程序控制流執(zhí)行指令？ —— 程序計(jì)數(shù)器 3。 CPU如何知道從哪里取操作數(shù)？ —— 地址、尋址方式 25 例：計(jì)算 5+8（ p35） 匯編語(yǔ)言程序 對(duì)應(yīng)的機(jī)器指令 對(duì)應(yīng)的操作 MOV AL, 5 10110000 將立即數(shù) 1傳送到累加寄存器 AL中 00000101 ADD AL, 8 00000100 計(jì)算兩個(gè)數(shù)的和，結(jié)果存放到 AL中 00001000 HLT 11110100 停機(jī) 指令執(zhí)行過(guò)程見(jiàn)下頁(yè)圖 26 指令執(zhí)行過(guò)程 (取指 /譯碼 /執(zhí)行 ) 累加器 A 加法器 數(shù)據(jù)寄存器 DR 指令寄存器 IR 指令譯碼器 ID 時(shí)序邏輯電路 時(shí)序控制信號(hào)（控制命令） 1011 0000 0000 0101 0000 0100 0000 1000 1111 0100 內(nèi)部總線 存儲(chǔ)器 0 1 2 3 4 程序計(jì)數(shù)器 PC 地址 MOV A, 5 ADD A, 8 HLT 地址總線 +1 ③ 地 址 譯 碼 器 讀寫(xiě)控制電路 ④ 輸出地址 1011 0000 ⑦ 鎖存指令 鎖存數(shù)據(jù) ⑥ 置初值 ① ② 輸出指令地址 鎖存地址 ② 讀寫(xiě)命令 ⑤ ⑧ 指令譯碼 鎖存 輸出 地址寄存器 AR 27 167。 8088微處理器 主要內(nèi)容： ?8088CPU外部引線及功能； ?8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)； ?各內(nèi)部寄存器的功能；