微型計算機原理與接口技術1第1頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四第一章緒論一、計算機的基本組成基礎二、計算機的工作原理三、CPU的結構四、CPU的結構的特點五、提高微型計算機工作速度的途徑六、微型計算機的外部結構2第2頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四一、馮．諾依曼理論

微型、小型、大中型計算機的功能沒有本質區別。它們的基本結構也一樣，稱為馮．諾依曼理論――計算機的經典理論。第一章緒論運算器RegisterMemory輸入接口輸入設備輸出接口輸出設備控制器單向數據流

雙向數據流程序指令控制信息CPU微型計算機3第3頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四

(1)運算器ALU：算術/邏輯運算。

(2)存儲器Register&Memory：存儲數據和程序指令的觸發器陣列。

(3)輸入接口：輸入設備通過輸入接口，輸入數據和程序指令。

(4)輸出接口：通過輸出接口，輸出數據和程序指令給輸出設備。

(5)控制器：按執行的程序指令發出各種計算機內部控制命令，使各部件之間相互協調工作。

1、計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入接口、輸出接口五大部分組成。4第4頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四

2、(運算)數據和(程序)指令以二進制代碼形式，不加區別地存放在內存中。它們存放的位置由程序指令指定。綜上所述，馮．諾依曼理論確定了計算機的工作方式是硬件結構支撐和軟件程序控制的結合。

3、由一個指令指針IP(或程序計數器PC)控制指令的執行。指令的執行方式有順序和跳轉二種執行方法。5第5頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四二、計算機的工作原理（存儲程序和程序控制）1.將事先編好的程序及運算中所需的數據，按一定的方式輸入并存儲在計算機的內存中；2.將程序的第一條指令存放的地址送入指令指針寄存器IP中，并啟動運行；3.計算機自動地逐一取出程序的一條條指令，加以分析并執行所規定的功能。6第6頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四三、CPU的結構(單總線)(寄存器陣列)(算邏單元)(指令寄、譯及定時控制）由于制造工藝的原因，CPU結構受到的限制：1、引腳數的限制；2、芯片面積的限制；3、器件速度的限制；第7頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四四、CPU結構的特點：

1、引腳功能復用；

D0——D7為數據雙向口，由“讀/寫”控制信號決定數據流的方向。2、單總線、累加器結構；3、可控三態電路；為避免總線沖突和信號串擾，采用可控三態電路與總線相連，不工作的器件所連的三態電路處于高阻。4、總線分時復用；8第8頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四五、提高微型計算機工作速度的途徑1.提高CPU的時鐘頻率，減小存儲器的訪問時間；2.增加CPU內部寄存器的數量和種類；3.將取指和執指并行進行。9第9頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四六、微型計算機的外部結構CPU存儲器存儲器I/O接口

I/O接口

ABDBCB微機的單總線結構10第10頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四CPU主存儲器I/O接口

I/O接口

I/O接口

I/O設備

I/O設備

I/O設備

存儲總線I/O總線面向CPU的雙總線結構11第11頁，共12頁，2023年，2月20日，星期四CPU主存儲器I/