將對(duì)微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用、系統(tǒng)的組成以及工作過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，目的是使大家在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)本書(shū)之前對(duì)微型機(jī)有一個(gè)總體的概念第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)目的將對(duì)微型計(jì)1§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?微型計(jì)算機(jī)把以大規(guī)模、超大規(guī)模為主要部件的微處理器作為核心，配以存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口電路及系統(tǒng)總線所制造出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述2§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?以字長(zhǎng)和典型的微處理器芯片各階段標(biāo)志第一代(1971—1973)是4位和低檔8位微機(jī)。代表產(chǎn)品是美國(guó)Intel公司的4004微處理器及由它組成的MCS微型計(jì)算機(jī)。第二代(1974—1978)是中高檔8位微機(jī)，以Intel8080／8085、Motorola公司的Mc6800及美國(guó)Zilog公司的Z80等為CPU的微型機(jī)為典型代表。第三代(1978—1981)是16位微機(jī)，如以8086，Z8000和MC68000為CPU的微型機(jī)。第四代(1981—1992)是32位微機(jī)，典型的CPU產(chǎn)品有80386和MC68000。之后Intel公司又推出80486微處理器。第五代(1993年以后)是64位微機(jī)。1993年3月Intel公司推出了當(dāng)前最先進(jìn)的微處理器芯片64位的Pentium，該芯片采用了新的體系結(jié)構(gòu)，其性能大大高于Intel系列的其他微處理器。§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?3§1．1．2微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?主要用于以下兩個(gè)方向：1．?dāng)?shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理2．過(guò)程控制及智能化儀表§1．1．2微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述4§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?按照其應(yīng)用對(duì)象可分為:PC機(jī)、單片微型計(jì)算機(jī)和單板微型計(jì)算機(jī)。

§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述5§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)稱為單片機(jī)，是指一種用于控制的微處理器芯片。其組成實(shí)際是把微型計(jì)算機(jī)的CPU、部分存儲(chǔ)器和輸入／輸出接口等部件集成在一塊芯片上§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述6§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?單板微型計(jì)算機(jī)把微處理器芯片、存儲(chǔ)器芯片、I／O接口芯片、小鍵盤(pán)、數(shù)碼顯示器等必要的輸入／輸出設(shè)備裝配在一塊印刷電路板上構(gòu)成了單板微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述7§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?中央處理器中央處理器(CPU)是計(jì)算機(jī)中最重要的組成部分(微處理器)，它主要由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述8§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?運(yùn)算器

運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部件.主要包括兩個(gè)功能：一是對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理，主要包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，這些功能是通過(guò)運(yùn)算器內(nèi)部的算術(shù)邏輯單元(ALU)來(lái)完成；二是暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和某些中間結(jié)果，通常是通過(guò)與ALU相連的寄存器組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述9§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?運(yùn)算器

寄存器I寄存器ⅡALUALU結(jié)構(gòu)示意圖§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述10§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?控制器:控制器是計(jì)算機(jī)內(nèi)“指揮”與控制整臺(tái)計(jì)算機(jī)各個(gè)功能部件協(xié)同動(dòng)作、自動(dòng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的功能部件，它要給出控制整臺(tái)機(jī)器各功能部件正常運(yùn)行所需要的全部信號(hào)。§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述11§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?控制器組成:由程序計(jì)數(shù)器(IP)、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)和時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生(微控制存儲(chǔ)器)部件組成。§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述12§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)由微處理器、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口構(gòu)成，它們之間由系統(tǒng)總線連接起來(lái)，如圖所示:§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述13§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?微處理器

整個(gè)微機(jī)的核心是微處理器，它是采用大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成了控制器、運(yùn)算器和若干高速存儲(chǔ)元件寄存器。微處理器負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述14§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器(memory)就是存放程序和數(shù)據(jù)的部件存儲(chǔ)器分為:主存、輔存

主存位于主機(jī)內(nèi)的主板上，CPU可以通過(guò)總線直接對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，因而也被稱為“內(nèi)存”。

輔存主要用來(lái)存放暫不運(yùn)行的程序和暫不處理的數(shù)據(jù)。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述15§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?I／O設(shè)備I／O設(shè)備是指微機(jī)上配備的輸入／輸出設(shè)備，也稱外部設(shè)備和外圍設(shè)備(簡(jiǎn)稱外設(shè))，其功能是為微機(jī)提供具體的輸入輸出手段常用是指鍵盤(pán)和顯示器，此外，還可配備鼠標(biāo)器、打印機(jī)、繪圖儀、掃描儀等I／O設(shè)備。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述16§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?I／O接口

由于各種外設(shè)的工作速度、驅(qū)動(dòng)方式差別很大，無(wú)法與CPU直接匹配，所以不可能把它們簡(jiǎn)單連接到系統(tǒng)總線，而需要有一個(gè)接口電路來(lái)充當(dāng)它們和CPU間的橋梁，通過(guò)該電路來(lái)完成信號(hào)的變換、數(shù)據(jù)的緩沖、與CPU聯(lián)絡(luò)等工作。在微機(jī)系統(tǒng)中，較復(fù)雜的I／O接口電路一般都做在一塊獨(dú)立的電路板上§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述17§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?系統(tǒng)總線所謂“總線”，是指?jìng)鬟f信息的一組公用導(dǎo)線。作用：系統(tǒng)總線(systembus)是指從處理器引出的若干信號(hào)線，CPU通過(guò)他們與存儲(chǔ)器和I／O設(shè)備進(jìn)行信息交換。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述18§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?系統(tǒng)總線的分類：(1)地址總線，即AB(AddressBus)(2)數(shù)據(jù)總線，即DB(DataBus)(3)控制總線，即CB(controlbus)§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述19§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?地址總線：傳送地址信息的總線稱為地址總線。CPU在地址總線上輸出將要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I／O端口的地址，該總線為單向總線。地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存單元的范圍。地址總線的位數(shù)內(nèi)存容量（尋址范圍）

16210=64KB

n2n

§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述20§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息的總線稱為數(shù)據(jù)總線。在CPU進(jìn)行讀操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往CPU；在CPU進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè)，所以該總線為雙向總線。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?數(shù)據(jù)21§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?控制總線：傳送控制信息的總線稱為控制總線。微處理器的控制信號(hào)分為兩類：一類是通過(guò)對(duì)指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，這些信號(hào)由CPU送到存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口電路和其他部件；另一類是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件產(chǎn)生并送到CPU的信號(hào)，如中斷請(qǐng)求信號(hào)。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?控制總線：傳22§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?系統(tǒng)總線使用特點(diǎn)是：

(1)在某一時(shí)刻，只能由一個(gè)總線主控設(shè)備來(lái)控制系統(tǒng)總線，其他總線主控設(shè)備必須放棄對(duì)總線的控制。(2)在連接系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備中，在某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送者向總線發(fā)送信號(hào)，但可以有多個(gè)設(shè)備從總線上同時(shí)獲得信號(hào)。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?系統(tǒng)總線23§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)采用存儲(chǔ)程序與程序控制的工作方式，即事先把程序加載到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)給機(jī)器加電并啟動(dòng)后，計(jì)算機(jī)便會(huì)自動(dòng)按照程序的要求進(jìn)行工作。

§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述24§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?計(jì)算機(jī)如何具體計(jì)算5+6＝?來(lái)說(shuō)明：

必須做如下工作：用助記符號(hào)指令編寫(xiě)程序(匯編語(yǔ)言)。用匯編軟件將匯編程序翻譯(匯編)成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言指令。將數(shù)據(jù)和程序通過(guò)輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器中存放。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述25§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述操作助記符號(hào)機(jī)器碼功能n->AN+(A)->AMOVA,05HADDA,06HB0H05H04H06H05H->A06H+(A)->A停機(jī)HTLF4H停止所有操作§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述操作助記符號(hào)機(jī)26§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述整個(gè)程序一共3條指令，5個(gè)字節(jié)，假設(shè)它們存放在00H開(kāi)始的5個(gè)單元中。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序是一條指令一條指令執(zhí)行的。執(zhí)行一條指令分兩個(gè)階段，即取指令階段和執(zhí)行指令階段。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述27§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述000000000000000000010203041011000000000101000001000000011011110100+1PCCCCCCALURPLAIDIRADRMABAR地址DBCC讀①②④③⑤⑥⑦C取第一條指令的操作圖§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述00028§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?取指令階段的執(zhí)行過(guò)程：

①將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容(00H)送至地址寄存器AR，記為PC—>AR。②程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)?1H，為取下一條指令作準(zhǔn)備，記為PC+1—>PC。③地址寄存器AR將00H通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中00號(hào)單元，記為AR—>M。④CPU發(fā)出“讀”命令。⑤所選中的00號(hào)單元的內(nèi)容BOH讀至數(shù)據(jù)總線DB，記為(BO)一>DB。⑥經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，將讀出的BOH送至數(shù)據(jù)寄存器DR，記為DB—>DR。⑦數(shù)據(jù)寄存器DR將其內(nèi)容送至指令寄存器IR，經(jīng)過(guò)譯碼，控制邏輯發(fā)出執(zhí)行該條指令的一系列信號(hào)，記為DR—>IR，IR—>ID，ID—>PLA。經(jīng)過(guò)譯碼CPU"識(shí)別”出這個(gè)操作碼就是MOVA，05H指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的各種控制命令C。這就完成了一條指令的取指階段。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?29§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述000000010000000100010203041011000000000101000001000000011011110100+1PCCCCCALURPLAIDIRADRMABAR地址DBCC讀①②④③⑤⑥C執(zhí)行第一條指令的操作圖C⑦§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述00030§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過(guò)程：①將程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容01H送至地址寄存器AR，記為PC—>AR。②將程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)?2H，為取下一條指令作準(zhǔn)備，記為PC+1一>PC。③即地址寄存器AR將01H通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器，并選中01H單元，記為AR一>M。④CPU發(fā)“讀”命令。⑤選中的01H存儲(chǔ)單元的內(nèi)容05H送至數(shù)據(jù)總線DB上，記為(01H)一>DB。⑥通過(guò)數(shù)據(jù)總線，把讀出的內(nèi)容05H送至數(shù)據(jù)寄存器DR，記為DB—>DR。⑦因?yàn)榻?jīng)過(guò)譯碼已經(jīng)知道讀出的是立即數(shù)，并要求將它送至累加器A，故數(shù)據(jù)寄存器DR通過(guò)內(nèi)部總線將05H送至累加器A，記為DR—>AL。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?31§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述32§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?33§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?硬件系統(tǒng)：一個(gè)為執(zhí)行程序建立物質(zhì)基礎(chǔ)的物理裝置，稱為裸機(jī)或硬件。硬件一般是指在主機(jī)的基礎(chǔ)上，配以必要的外部設(shè)備、外部存儲(chǔ)器(如磁盤(pán)機(jī)、磁帶機(jī)等)和電源設(shè)備等。§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?34§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，廣義軟件還應(yīng)包括由計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)和有關(guān)的文檔資料。軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?35§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?系統(tǒng)軟件：使用和管理計(jì)算機(jī)的各種軟件統(tǒng)計(jì)算機(jī)配置的基本系統(tǒng)軟件，通常包括操作系統(tǒng)、各種高級(jí)語(yǔ)言處理程序、編譯系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等軟件。§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?36§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?應(yīng)用軟件：用戶利用計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)軟件編制的解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的程序。對(duì)使用微機(jī)的人員來(lái)說(shuō)，在必要時(shí)才需對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行擴(kuò)展。目前，應(yīng)用軟件已逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和商品化。§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?37§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，廣義軟件還應(yīng)包括由計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)和有關(guān)的文檔資料。軟件可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。§1．5微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?38§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?軟件與硬件的關(guān)系：

應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件硬件§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?39第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?思考題：畫(huà)圖說(shuō)明的例子中，計(jì)算機(jī)執(zhí)行第二條指令(ADDA，06H)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?思考題：40將對(duì)微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用、系統(tǒng)的組成以及工作過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，目的是使大家在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)本書(shū)之前對(duì)微型機(jī)有一個(gè)總體的概念第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)目的將對(duì)微型計(jì)41§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?微型計(jì)算機(jī)把以大規(guī)模、超大規(guī)模為主要部件的微處理器作為核心，配以存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口電路及系統(tǒng)總線所制造出的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述42§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?以字長(zhǎng)和典型的微處理器芯片各階段標(biāo)志第一代(1971—1973)是4位和低檔8位微機(jī)。代表產(chǎn)品是美國(guó)Intel公司的4004微處理器及由它組成的MCS微型計(jì)算機(jī)。第二代(1974—1978)是中高檔8位微機(jī)，以Intel8080／8085、Motorola公司的Mc6800及美國(guó)Zilog公司的Z80等為CPU的微型機(jī)為典型代表。第三代(1978—1981)是16位微機(jī)，如以8086，Z8000和MC68000為CPU的微型機(jī)。第四代(1981—1992)是32位微機(jī)，典型的CPU產(chǎn)品有80386和MC68000。之后Intel公司又推出80486微處理器。第五代(1993年以后)是64位微機(jī)。1993年3月Intel公司推出了當(dāng)前最先進(jìn)的微處理器芯片64位的Pentium，該芯片采用了新的體系結(jié)構(gòu)，其性能大大高于Intel系列的其他微處理器。§1．1．1微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?43§1．1．2微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?主要用于以下兩個(gè)方向：1．?dāng)?shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理及信息管理2．過(guò)程控制及智能化儀表§1．1．2微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述44§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?按照其應(yīng)用對(duì)象可分為:PC機(jī)、單片微型計(jì)算機(jī)和單板微型計(jì)算機(jī)。

§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述45§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)稱為單片機(jī)，是指一種用于控制的微處理器芯片。其組成實(shí)際是把微型計(jì)算機(jī)的CPU、部分存儲(chǔ)器和輸入／輸出接口等部件集成在一塊芯片上§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述46§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?單板微型計(jì)算機(jī)把微處理器芯片、存儲(chǔ)器芯片、I／O接口芯片、小鍵盤(pán)、數(shù)碼顯示器等必要的輸入／輸出設(shè)備裝配在一塊印刷電路板上構(gòu)成了單板微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)§1．1．3微型計(jì)算機(jī)的分類第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述47§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?中央處理器中央處理器(CPU)是計(jì)算機(jī)中最重要的組成部分(微處理器)，它主要由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述48§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?運(yùn)算器

運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中加工和處理數(shù)據(jù)的功能部件.主要包括兩個(gè)功能：一是對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理，主要包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，這些功能是通過(guò)運(yùn)算器內(nèi)部的算術(shù)邏輯單元(ALU)來(lái)完成；二是暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和某些中間結(jié)果，通常是通過(guò)與ALU相連的寄存器組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述49§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?運(yùn)算器

寄存器I寄存器ⅡALUALU結(jié)構(gòu)示意圖§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述50§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?控制器:控制器是計(jì)算機(jī)內(nèi)“指揮”與控制整臺(tái)計(jì)算機(jī)各個(gè)功能部件協(xié)同動(dòng)作、自動(dòng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的功能部件，它要給出控制整臺(tái)機(jī)器各功能部件正常運(yùn)行所需要的全部信號(hào)。§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述51§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?控制器組成:由程序計(jì)數(shù)器(IP)、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)和時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生(微控制存儲(chǔ)器)部件組成。§1．2中央處理器組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述52§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)

微型計(jì)算機(jī)由微處理器、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口構(gòu)成，它們之間由系統(tǒng)總線連接起來(lái)，如圖所示:§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述53§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?微處理器

整個(gè)微機(jī)的核心是微處理器，它是采用大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成了控制器、運(yùn)算器和若干高速存儲(chǔ)元件寄存器。微處理器負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述54§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器(memory)就是存放程序和數(shù)據(jù)的部件存儲(chǔ)器分為:主存、輔存

主存位于主機(jī)內(nèi)的主板上，CPU可以通過(guò)總線直接對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，因而也被稱為“內(nèi)存”。

輔存主要用來(lái)存放暫不運(yùn)行的程序和暫不處理的數(shù)據(jù)。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述55§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?I／O設(shè)備I／O設(shè)備是指微機(jī)上配備的輸入／輸出設(shè)備，也稱外部設(shè)備和外圍設(shè)備(簡(jiǎn)稱外設(shè))，其功能是為微機(jī)提供具體的輸入輸出手段常用是指鍵盤(pán)和顯示器，此外，還可配備鼠標(biāo)器、打印機(jī)、繪圖儀、掃描儀等I／O設(shè)備。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述56§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?I／O接口

由于各種外設(shè)的工作速度、驅(qū)動(dòng)方式差別很大，無(wú)法與CPU直接匹配，所以不可能把它們簡(jiǎn)單連接到系統(tǒng)總線，而需要有一個(gè)接口電路來(lái)充當(dāng)它們和CPU間的橋梁，通過(guò)該電路來(lái)完成信號(hào)的變換、數(shù)據(jù)的緩沖、與CPU聯(lián)絡(luò)等工作。在微機(jī)系統(tǒng)中，較復(fù)雜的I／O接口電路一般都做在一塊獨(dú)立的電路板上§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述57§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?系統(tǒng)總線所謂“總線”，是指?jìng)鬟f信息的一組公用導(dǎo)線。作用：系統(tǒng)總線(systembus)是指從處理器引出的若干信號(hào)線，CPU通過(guò)他們與存儲(chǔ)器和I／O設(shè)備進(jìn)行信息交換。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述58§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?系統(tǒng)總線的分類：(1)地址總線，即AB(AddressBus)(2)數(shù)據(jù)總線，即DB(DataBus)(3)控制總線，即CB(controlbus)§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述59§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?地址總線：傳送地址信息的總線稱為地址總線。CPU在地址總線上輸出將要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I／O端口的地址，該總線為單向總線。地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存單元的范圍。地址總線的位數(shù)內(nèi)存容量（尋址范圍）

16210=64KB

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§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述60§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息的總線稱為數(shù)據(jù)總線。在CPU進(jìn)行讀操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往CPU；在CPU進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè)，所以該總線為雙向總線。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?數(shù)據(jù)61§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?控制總線：傳送控制信息的總線稱為控制總線。微處理器的控制信號(hào)分為兩類：一類是通過(guò)對(duì)指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，這些信號(hào)由CPU送到存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口電路和其他部件；另一類是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件產(chǎn)生并送到CPU的信號(hào)，如中斷請(qǐng)求信號(hào)。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?控制總線：傳62§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?系統(tǒng)總線使用特點(diǎn)是：

(1)在某一時(shí)刻，只能由一個(gè)總線主控設(shè)備來(lái)控制系統(tǒng)總線，其他總線主控設(shè)備必須放棄對(duì)總線的控制。(2)在連接系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備中，在某一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)送者向總線發(fā)送信號(hào)，但可以有多個(gè)設(shè)備從總線上同時(shí)獲得信號(hào)。§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?系統(tǒng)總線63§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)采用存儲(chǔ)程序與程序控制的工作方式，即事先把程序加載到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)給機(jī)器加電并啟動(dòng)后，計(jì)算機(jī)便會(huì)自動(dòng)按照程序的要求進(jìn)行工作。

§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述64§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

?計(jì)算機(jī)如何具體計(jì)算5+6＝?來(lái)說(shuō)明：

必須做如下工作：用助記符號(hào)指令編寫(xiě)程序(匯編語(yǔ)言)。用匯編軟件將匯編程序翻譯(匯編)成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言指令。將數(shù)據(jù)和程序通過(guò)輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器中存放。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述65§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述操作助記符號(hào)機(jī)器碼功能n->AN+(A)->AMOVA,05HADDA,06HB0H05H04H06H05H->A06H+(A)->A停機(jī)HTLF4H停止所有操作§1．3微型計(jì)算機(jī)組成第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述操作助記符號(hào)機(jī)66§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述整個(gè)程序一共3條指令，5個(gè)字節(jié)，假設(shè)它們存放在00H開(kāi)始的5個(gè)單元中。計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序是一條指令一條指令執(zhí)行的。執(zhí)行一條指令分兩個(gè)階段，即取指令階段和執(zhí)行指令階段。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述67§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述000000000000000000010203041011000000000101000001000000011011110100+1PCCCCCCALURPLAIDIRADRMABAR地址DBCC讀①②④③⑤⑥⑦C取第一條指令的操作圖§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述00068§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?取指令階段的執(zhí)行過(guò)程：

①將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容(00H)送至地址寄存器AR，記為PC—>AR。②程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容自動(dòng)加1變?yōu)?1H，為取下一條指令作準(zhǔn)備，記為PC+1—>PC。③地址寄存器AR將00H通過(guò)地址總線送至存儲(chǔ)器地址譯碼器譯碼，選中00號(hào)單元，記為AR—>M。④CPU發(fā)出“讀”命令。⑤所選中的00號(hào)單元的內(nèi)容BOH讀至數(shù)據(jù)總線DB，記為(BO)一>DB。⑥經(jīng)數(shù)據(jù)總線DB，將讀出的BOH送至數(shù)據(jù)寄存器DR，記為DB—>DR。⑦數(shù)據(jù)寄存器DR將其內(nèi)容送至指令寄存器IR，經(jīng)過(guò)譯碼，控制邏輯發(fā)出執(zhí)行該條指令的一系列信號(hào)，記為DR—>IR，IR—>ID，ID—>PLA。經(jīng)過(guò)譯碼CPU"識(shí)別”出這個(gè)操作碼就是MOVA，05H指令，于是控制器發(fā)出執(zhí)行這條指令的各種控制命令C。這就完成了一條指令的取指階段。§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?69§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述000000010000000100010203041011000000000101000001000000011011110100+1PCCCCCALURPLAIDIRADRMABAR地址DBCC讀①②④③⑤⑥C執(zhí)行第一條指令的操作圖C⑦§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述00070§1．4微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程第1章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述?執(zhí)行指令階段的執(zhí)行過(guò)程：