【正文】 微型計算機的產(chǎn)生與發(fā)展 第六代微處理器（ 2022年以后）以 64位微處理器為代表 幫 助 微型計算機的特點 1．體積小、重量輕、功耗低 2．功能強 3．可靠性高 4．價格廉 5．結(jié)構靈活，適應性強 6．使用方便、維護容易 按字長分類： 微型計算機的分類 4位機 / 8位機 / 16位機 / 32位機 / 64位機 按結(jié)構分類： 單片機 / 單板機 / 多板機 / 微型計算機 按制造工藝分類： MOS型微機 / 雙極型微機 微型計算機的主要性能指標 （ 1）字長 （ 2）內(nèi)存容量 （ 3）主頻 （ 4）運算速度 （ 5）指令系統(tǒng) （ 6）可靠性 （ 7）兼容性 （ 8）性能價格比 微型計算機的應用 科學計算 信息管理 過程控制 計算機網(wǎng)絡與通信 計算機輔助教學、設計、制造 儀器儀表與家電控制 微型計算機系統(tǒng)的組成 微型計算機的硬件系統(tǒng) CPU ROM I/O接口 1 I/O接口 n AB … 外部設備 1 外部設備 n … DB CB RAM 微型計算機的硬件系統(tǒng) 存儲器 運算器 控制器 輸入設備 輸入接口 輸出設備 輸出接口 微處理器 微型計算機 微型計算機系統(tǒng)的組成 微型計算機的硬件系統(tǒng) 1 微處理器 2 內(nèi)存儲器 3 輸入 /輸出接口 4 系統(tǒng)總線 5 外部設備 微型計算機系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)軟件 : 操作系統(tǒng) 服務型程序 語言處理程序 應用軟件 : 定制應用軟件 通用應用軟件 微型計算機系統(tǒng)的組成 微型計算機的軟件系統(tǒng) 微處理器 ： 又稱微處理機，是由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運算器和控制器功能的中央處理器部件 微型計算機 ： 又稱主機或微機，是以微處理器為核心部件，再配上內(nèi)存儲器、輸入 /輸出接口電路及系統(tǒng)總線所構成的計算機 微型計算機系統(tǒng) ： 是以微型計算機為核心，配以相應的輸入 /輸出外設、電源、輔助電路以及指揮微型計算機工作的系統(tǒng)軟件所構成的系統(tǒng) 微處理器、微型計算機 及微型計算機系統(tǒng) 硬件系統(tǒng) 軟件系統(tǒng) 主機 外部設備 電源、機箱、輔助電路 微型計算機系統(tǒng) 微處理器 內(nèi)存儲器 I/O接口電路 系統(tǒng)總線 算術邏輯單元 控制單元 寄存器組 ROM RAM 地址總線 數(shù)據(jù)總線 控制總線 輸入 /輸出設備 外存儲器 系統(tǒng)軟件 應用軟件 操作系統(tǒng) 服務型程序 語言處理程序 微處理器、微型計算機 及微型計算機系統(tǒng) 計算機中數(shù)和字符的表示 進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 進位計數(shù)制是一種計數(shù)方法，十進制 數(shù)是人們最熟悉、最常用的，計算機中采用 二進制 數(shù)，為了表示方便，我們有時使用 十六進制 數(shù)或八進制 數(shù) 進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 （ ） 16 或 逢十六進一，借一當十六 0123456789ABCDEF 16 十六進制 （ ） 10 或 逢十進一，借一當十 0123456789 10 十進制 （ ） 8 或 逢八進一，借一當八 01234567 8 八進制 （ ） 2 或 逢二進一，借一當二 0 1 2 二進制 表示方法示例 進位規(guī)則 有效數(shù)碼 基數(shù) 計數(shù)制 計算機中數(shù)和字符的表示 二進制數(shù) 十進制數(shù) ： 各位二進制數(shù)碼乘以對應位的權之和 十六進制數(shù) 十進制數(shù) ： 各位十六進制數(shù)碼乘以對應位的權之和 例如： = 1 22 +1 21 + 0 20 + 0 21 + 1 22 D = 6. 25 D = 5 161 + 11 160 + 12 161D = 91. 75 D 進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 十進制數(shù) 二進制數(shù) ：（ 整數(shù)部分 ） 除 2取余，直至商為 0 十進制數(shù) 二進制數(shù) ：（ 小數(shù)部分 ） 乘 2 取整，直至積為 0 ，或達到精度要求 例如： 6. 25 D= 6/2 商 3 余 0 3/2 商 1 余 1 1/2 商 0 余 1 2 積 0 2 積 整數(shù)部分為 1 進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 十進制數(shù) 十六進制數(shù) ：（ 整數(shù)部分 ） 除 16取余，直至商為 0 十進制數(shù) 十六進制數(shù) ：（ 小數(shù)部分 ） 乘 16 取整，直至積為 0 ，或達到精度要求 例如： D= 91/16 商 5 余 11即 B 5/16 商 0 余 5 16 積 整數(shù)部分為 C 進位計數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 二進制數(shù) 十六進制數(shù) ： 一位十六進制數(shù)唯一對應 4 位二進制數(shù) 例如： = 5 二 進 制 數(shù) 十 六 進 制 數(shù)0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 50 1 1 0 60 1 1 1 71 0 0 0 81 0 0 1 91 0 1 0 A1 0 1 1 B1 1 0 0 C1 1 0 1 D1 1 1 0 E1 1 1 1 F = 6. 4H = 0101 = 數(shù)值型數(shù)據(jù) ：無符號數(shù)、帶符號數(shù) 二進制帶符號數(shù)的符號位表示 ：使用二進制編碼的最高位 ， “ 0”表示 “ 正 ” ， “ 1”表示 “ 負 ” 機器數(shù) ：將符號位與數(shù)值位一起予以數(shù)值化的數(shù) 真值 ：機器數(shù)所代表的數(shù)值為該機器數(shù)的真值 常用帶符號數(shù)編碼： 原碼、反碼、補碼、過余碼等 計算機中數(shù)值信息的表示 計算機中數(shù)值信息的表示 原碼 最高位為符號位， 0表示正數(shù)， 1表示負數(shù)，其余各位表示數(shù)值的絕對值大小 以機器字長為 8位為例： [ + 1 ]原 = 00000001B =01H [+127]原 = 01111111B =7FH [ + 0 ]原 = 00000000B =00H [ 1 ]原 = 10000001B =81H [127]原 = 11111111B =FFH [ 0 ]原 = 10000000B =80H 計算機中數(shù)值信息的表示 反碼 最高位為符號位， 0表示正數(shù)， 1表示負數(shù)，正數(shù)的反碼與原碼的表示相同，負數(shù)的反碼為其原碼除符號位之外的其余各位按位取反 以機器字長為 8位為例： [ + 1 ]反 = 00000001B =01H [+127]反 =01111111B =7FH [ + 0 ]反 = 00000000B =00H [ 1 ]反 = 10000001B =11111110B =FEH [127]反 = 11111111B =10000000B =80H [ 0 ]反 = 10000000B =11111111B =FFH 計算機中數(shù)值信息的表示 ３、補碼 正數(shù)的補碼與原碼的表示相同，負數(shù)的補碼為其原碼除符號位之外的各位按位取反后再加 1 以機器字長為 8位為例： [ + 1 ]補 = 00000001B =01H [+127]補 = 01111111B =7FH [ + 0 ]補 = 00000000B =00H [ 1 ]補 = 10000001B +1 =11111110B+1 =FFH [127]補 = 11111111B+1 =10000000B+1 =81H [ 0 ]補 = 10000000B+1 =11111111B+1 =00H 過余碼 又稱移碼，是將真值在數(shù)軸上往正方向平移 2n1后得到的編碼。另外幾條控制線在復位后處于無效狀態(tài)，但不浮空，它們是 ALE、 HLDA、 RQ/GT0、RQ/GT QS0、 QS1 CLK A19/S6 ~A16/S3 AD15 ~AD0 ALE M/IO BHE/S7 RD DT/R DEN ⑴ 最小模式下存儲器或 I/O端口 讀 操作 T1 T2 T3 TW T4 ~ ~ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑧ ⑨ ⑩ ② BHE輸出 高：讀內(nèi)存 低：讀 I/O 地址輸出 狀態(tài)輸出 地址輸出 數(shù)據(jù)輸入 T1狀態(tài) ① M/IO信號指出 CPU訪問的對象， =1訪問內(nèi)存， =0訪問外設。 ④ ALE引腳上輸出一個正脈沖作為地址鎖存信號。 ⑨ 若系統(tǒng)中接有數(shù)據(jù)收發(fā)器 , 則 DEN信號低電平有效，作為其選通信號。Tw與 T3狀態(tài)各控制信號的電平狀態(tài)一致。 在 T4狀態(tài)，數(shù)據(jù)從總線上消失， S7~S3進入高阻態(tài)，而 S SS0按照下一個總線周期的操作類型產(chǎn)生電平變化 Tw狀態(tài)的插入與最小模式相同 ⑴ 最大模式下存儲器或 I/O端口 讀 操作 與最大模式下的讀總線周期的不同之處： 8288持續(xù)輸出的 *DT/R信號為高電平 在 T2狀態(tài)， CPU就把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線 AD15~AD0上 ⑵ 最大模式下存儲器或 I/O端口 寫 操作 CPU在每個指令周期的最后一個 T狀態(tài)檢測可屏蔽中斷請求線INTR，若 INTR引腳有一個高電平，且標志寄存器中斷允許標志 IF=1時， CPU在執(zhí)行完當前的指令后，執(zhí)行中斷響應周期。 HOLD信號影響 8086CPU的總線接口部件 BIU的工作（總線浮空），但執(zhí)行部件 EU繼續(xù)執(zhí)行指令隊列中的指令，直到遇到需要使用總線的指令時， EU才停下來。 = 向 82375通道 0發(fā)出一次刷新請求信號 由 8237A5向 CPU請求 DMA，對 DRAM進行周期性的刷新 82535的計數(shù)器 0工作于方式 3，計數(shù)初值為 0000H，每隔 65536247。采用突發(fā)式總線技術，從而大大加快 CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換速度 （ 3）微處理器內(nèi)部為全 32位結(jié)構，即寄存器、 ALU和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度都是 32位，地址總線也為 32位。 一些常用的指令（ 如 MOV、 DEC、 PUSH等 ） 改用硬件實現(xiàn) ， 不再使用微代碼操作 ， 使指令的執(zhí)行速度進一步提高 （ 4） 采用全新設計的增強型浮點運算器（ FPU） ， FPU采用了超級流水線技術 ， 其執(zhí)行過程分為 8級流水線 ， 浮點運算部件對一些指令采用新的算法 ， 并用電路進行固化 ， 硬件實現(xiàn) ， 使浮點運算速度大大提高 （ 5） 處理器內(nèi)部采用指令預取和分支預測技術 ， 保證流水線的指令預取步驟不會空置 ，從而大大提高了流水線的執(zhí)行效率 （ 6） 系統(tǒng)可工作于實模式 、 保護模式 、 虛擬8086模式以及具有特色的系統(tǒng)管理模式（ SMM） 。 16K 4位 WE CE RD P039。 在與外設進行信息傳送時，始終認為外設已準備就緒，直接利用輸入和輸出指令，將數(shù)據(jù)讀入或輸出，該方式只 用于簡單的外設操作 ，如送數(shù)至LED顯示器，置 /讀開關狀態(tài)等 CPU在執(zhí)行一個輸入 /輸出操作前，必須對外設的狀態(tài)進行測試， 當外設準備好才能傳送 ，否則 CPU等待并查詢外設的狀態(tài)，直至外設準備好 條件傳送方式（查詢傳送方式） DB AB CB 狀態(tài) 信號 狀態(tài)信息 程序控制方式 C P U 外部設備 端口選擇及 控制 數(shù)據(jù)端口 狀態(tài)端口 開始 啟動外設 準備好？ 結(jié)束 N 數(shù)據(jù)傳送 Y 讀入狀態(tài)字 查詢輸入 ： TEST1： IN AL， SPORT 。輸出數(shù)據(jù)口 程序控制方式 中