【正文】 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。 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、。 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：用來傳送 CPU輸出的地址信號(hào)，確定被訪問的存儲(chǔ)單元、 I/O端口。 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。 ? 控制總線 CB：用來傳送各種控制信號(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)某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關(guān)資料。 ?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）。 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。 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)行過程見下頁圖 26 指令執(zhí)行過程 (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 讀寫命令 ⑤ ⑧ 指令譯碼 鎖存 輸出 地址寄存器 AR 27 167。 28 概述 808 8086基本類似 16位 CPU、 AB寬度 20位 差別： 指令預(yù)取隊(duì)列： 8088為 4字節(jié)， 8086為 6字節(jié) 數(shù)據(jù)總線引腳： 8088有 8根， 8086有 16根 8088為準(zhǔn) 16位 CPU，內(nèi)部 DB為 16位，但外部?jī)H為8位， 16位數(shù)據(jù)要分兩次傳送 本課程主要介紹 8088 29 8088 CPU的特點(diǎn) ? 8088指令流水線 ? 內(nèi)存分段管理 ? 支持多處理器模式 30 指令的一般執(zhí)行過程： 取指令 指令譯碼 讀取操作數(shù) 執(zhí)行指令 存放結(jié)果 指令預(yù)取隊(duì)列 (IPQ) 31 串行工作方式： ?8088以前的 CPU采用串行工作方式： 1） CPU執(zhí)行指令時(shí)總線處于空閑狀態(tài) 2） CPU訪問存儲(chǔ)器 (存取數(shù)據(jù)或指令 )時(shí)要等待總線操作的完成 取指令 1 執(zhí)行 1 取操 作數(shù) 2 執(zhí)行 2 CPU BUS 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 存結(jié)果 1 取指令 2 32 并行工作方式： 取指令 2 取操作數(shù) BIU 存結(jié)果 取指令 3 取操作數(shù) 取指令 4 執(zhí)行 1 執(zhí)行 2 執(zhí)行 3 EU BUS 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 33 8088的指令流水線 ? 8088 CPU包括兩大部分： EU和 BIU ?EU不斷地從指令隊(duì)列中取出指令并執(zhí)行。 34 結(jié)論 指令隊(duì)列的存在使 EU和 BIU兩個(gè)部分可同時(shí)進(jìn)行工作，從而 ?提高了 CPU的效率； ?降低了對(duì)存儲(chǔ)器存取速度的要求 新型 CPU將一條指令劃分成更多的階段，以便可以同時(shí)執(zhí)行更多的指令，例如，PIII為 14個(gè)階段， P4為 20個(gè)階段 (超級(jí)流水線 ) 35 8088CPU的兩種工作模式 ? 8088可工作于兩種模式： 最小模式： ? 總線由芯片本身的引腳直接引出。 最大模式 ： ? 系統(tǒng)總線由 8088和總線控制器 8288共同構(gòu)成。 ? 引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息。 ALE=1，地址信號(hào)； DEN=0，數(shù)據(jù)信號(hào)； Vcc A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SS0 HIGH MN/MX RD HOLD 無功能 HLDA RQ/GT0 WR RQ/GT1 IO/M LOCK DT/R S2 DEN S1 ALE S0 INTA QS0 TEST QS1 READY RESET 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 GND A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 地址鎖存允許信號(hào)， ALE=1， 可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)； 系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)輸出； 38 IO/M DT/R SS0 操作 1 0 0 發(fā)中斷響應(yīng)信號(hào) 1 0 1 讀 I/O端口 1 1 0 寫 I/O端口 1 1 1 暫停 0 0 0 取指令 0 0 1 讀內(nèi)存 0 1 0 寫內(nèi)存 0 1 1 無作用 SS0與 IO/M、 DT/R共同決定了最小模式下當(dāng)前總線周期的狀態(tài)。 數(shù)據(jù)信號(hào)線 (DB)與地址信號(hào)線 (AB)： ? AD7～ AD0：三態(tài)，地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用線。傳送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)為雙向。高 4位地址信號(hào)，與狀態(tài)信號(hào) S6S3分時(shí)復(fù)用。 輸出 8位地址信號(hào) 。寫命令信號(hào)； ? RD： 三態(tài)，輸出。指出當(dāng)前訪問的是存儲(chǔ)器還是 I/O接 口。低電平時(shí)，表示 DB上的數(shù)據(jù)有效； ? RESET：輸入，為高時(shí)， CPU執(zhí)行復(fù)位； ? ALE： 三態(tài)，輸出。數(shù)據(jù)傳送方向，高： CPU輸出， 低： CPU輸入 42 [例 ]： ? 當(dāng) WR=1， RD=0， IO/M=0時(shí)，表示CPU當(dāng)前正在進(jìn)行讀存儲(chǔ)器操作。 READY=0時(shí)， CPU就在 T3后插入 TW周期，插入的