微型计算机的基础知识课件.ppt
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1、微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识 1.1 计算机中的数和编码计算机中的数和编码 1.2 逻辑单元和逻辑部件逻辑单元和逻辑部件 1.3 微型计算机的结构和工作原理微型计算机的结构和工作原理 1.4 8086/8088微处理机微处理机 1.5 8086/8088存储器结构和堆栈存储器结构和堆栈 1.6 80 x86系列微处理器系列微处理器微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章1.1 计算机中的数和编码计算机中的数和编码 1.1.1 计算机中的数制计算机中的数制 1.1.2 符号数的表示法符号数的表
2、示法 1.1.3 二进制数的加减运算二进制数的加减运算 1.1.4 二进制数的逻辑运算和逻辑电路二进制数的逻辑运算和逻辑电路 1.1.5 二进制编码二进制编码 1.1.6 BCD数的加减运算数的加减运算(合并在第二章合并在第二章)微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章1.2 逻辑单元和逻辑部件 1.2.1 触发器触发器 1.2.2 寄存器寄存器 1.2.3 移位寄存器移位寄存器 1.2.4 计数器计数器 1.2.5 三态输出门与缓冲放大器三态输出门与缓冲放大器 1.2.6 译码器译码器微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章1.3 微型计算机的结构
3、和工作原理 微型计算机常用的术语 微型计算机的基本结构 计算机的工作原理微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章1.3.1 微型计算机常用的术语 bit 1Mb=10241024bit=220bit 1Gb=230bit=1024Mb 1Tb=240bit=1024Gb Byte 1 Byte=8bit,1KB=1024 Byte Word:表示字长,有1bit,4bit,8bit,16bit等 一般情况下为2Byte(16bit)指令指令:规定计算机进行某种操作的命令 程序程序:指令的有序集合 指令系统指令系统:全部指令微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术
4、第一章第一章1.3.2 微型计算机的基本结构掌握:微机系统的基本组成微型机的结构微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章一、微型计算机系统组成微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次 微处理器微处理器(Microprocessor)微型计算机微型计算机(Microcomputer)微型计算机系统微型计算机系统(Microcomputer System)微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章微型计算机系统的三个层次微处理器微处理器存储器I/O接口总线 硬件系统软件系统微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机外 设ALU寄存器控制
5、器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪系统软件应用软件微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章核心级微处理器微处理器 微处理器简称CPU,是计算机的核心,主要包括:运算器ALU 控制器CU 寄存器组Registers 实现运算功能和控制功能微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章硬件系统级微型计算机 以微处理器为核心,配上只读存储器(ROM)、读写存储器(RAM)、输入/输出(I/O)接口电路及系统总线等部件,就构成了微型计算机。将CPU、存储器、I/O接口、总线等集成在一片超大规模集成电路芯片上,称为单片微型计算机,简称单片机。微机原理
6、、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章系统级 以微型计算机为中心,配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软件,就构成了完整的微型计算机系统。微型计算机如果不配有软件,通常称为裸机。软件分为系统软件和应用软件两大类。微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章二、微型计算机的基本结构二、微型计算机的基本结构 1.微型计算机的硬件系统微处理器(CPU)存储器 输入/输出接口总线微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章微型计算机的概念结构微型计算机的概念结构存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线地址总线 ABAB输出设备CPU数据总线数
7、据总线 DBDB控制总线控制总线 CBCBI/O接口微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章主机硬件系统主机硬件系统CPU 计算机的控制中心,提供运算、判断能力 构成:ALU、CU、Registers例:Intel 8088、PIII、P4 AMD K7CPU的位数:4位、8位、16位、32位是指一次能处理的数据的位数微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章主机硬件系统主机硬件系统存储器存储器 存放程序和数据的记忆装置 用途:存放程序和要操作的各类信息(数据、文字、图像、)内存:ROM、RAM 特点:随机存取,速度快,容量小 外存:磁盘、光盘、半导体
8、盘、特点:顺序存取/块存取,速度慢,容量大微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章 有关内存储器的几个概念有关内存储器的几个概念 内存单元的地址和内容 内存容量 内存的操作 内存的分类微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章内存单元的地址和内容内存单元的地址和内容 内存包含有很多存储单元(每个内存单元包含8bit),为区分不同的内存单元,计算机对每个内存单元进行编号,内存单元的编号就称为内存单元的地址1 0 1 1 0 1 1 038F04H内存单内存单元地址元地址内存单内存单元内容元内容.7 6 5 4 3 2 1 0微机原理、汇编与接口技术微机原
9、理、汇编与接口技术 第一章第一章内存容量内存容量内存单元的个数,以字节为单位。注意:内存空间与内存容量的区别 内存容量:某微机配置2条128MB的SDRAM内存条,其内存容量为256MB 内存空间:又称为存储空间、寻址范围,是指微机的寻址能力,与CPU的地址总线宽度有关 微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章内存操作 读:将内存单元的内容取入CPU,原单元内容不改变;写:CPU将信息放入内存单元,单元中原内容被覆盖;刷新:对CPU透明,仅动态存储器有此操作 内存的读写的步骤为:CPU把要读写的内存单元的地址放到AB上 若是写操作,CPU紧接着把要写入的数据放到DB上 C
10、PU发出读写命令 数据被写入指定的单元或从指定的单元读出到DB 若是读操作,CPU紧接着从DB上取回数据微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章内存储器的分类 读写存储器(RAM)可读可写可读可写易失性,临时存放程序和数据易失性,临时存放程序和数据 只读存储器(ROM)工作时只能读工作时只能读非易失性,永久或半永久性存放信息非易失性,永久或半永久性存放信息微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章主机硬件系统主机硬件系统输入输入/输出接口输出接口 简写为I/O接口,是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/O接口接口外设外设微机原理、汇编与接口技术微机原理、
11、汇编与接口技术 第一章第一章接口的功能接口的功能 提供驱动外设的电压或电流;匹配计算机与外设之间的信号电平、速度、信号类型、数据格式等;缓存发给外设的数据、控制命令和外设提供的运行状态信息;DMA(直接存储器存取)控制和中断控制。微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章主机硬件系统主机硬件系统总线BUS 连接多个功能部件的一组公共信号线 地址总线地址总线AB:用来传送:用来传送CPU输出的地址信号,输出的地址信号,确定被访问的存储单元、确定被访问的存储单元、I/O端口。端口。地址线的地址线的根数决定了根数决定了CPU的寻址范围的寻址范围。CPU的寻址范围的寻址范围=2n,
12、n-地址线根数地址线根数 数据总线数据总线DB:在:在CPU与存储器、与存储器、I/O接口之间接口之间数据传送的公共通路。数据总线的条数决定数据传送的公共通路。数据总线的条数决定CPU一次最多可以传送的数据宽度。一次最多可以传送的数据宽度。控制总线控制总线CB:用来传送各种控制信号用来传送各种控制信号微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章2.微型计算机的软件系统微型计算机的软件系统 软件:为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能而编写的各种程序的总和及其相关资料。系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统编译系统编译系统网络系统网络系统工具软件工具软件软件软件
13、微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章3.微型计算机的物理结构微型计算机的物理结构微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章主板的主要硬件构成主板的主要硬件构成 CPU插座 芯片组(南北桥/HUB)内存插槽 高速缓存(现已集成到CPU内部)系统BIOS,提供最基本的硬件控制功能 CMOS,存放硬件配置参数 总线扩展槽,PCI、ISA 串行、并行接口 软驱、硬盘、光驱连接插座微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章1.3.3 计算机的工作过程存储程序计算机 又称为又称为冯冯诺依曼型计算机诺依曼型计算机 数据和程序均以二进制代码的形
14、式不加区数据和程序均以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中,存放位置由地址指别地存放在存储器中,存放位置由地址指定,地址码也是二进制形式定,地址码也是二进制形式 程序由多条有逻辑关系的指令组成程序由多条有逻辑关系的指令组成 指令的长度不等(一般为指令的长度不等(一般为14字节)字节)微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章存储程序计算机的工作原理 程序预先存放在计算机的存储器中,计算机按程程序预先存放在计算机的存储器中,计算机按程序的流程自动地连续取出指令并执行之。序的流程自动地连续取出指令并执行之。为实现自动连续地执行程序,控制器设置一为实现自动连续地执行程序,控制
15、器设置一程序程序计数器计数器PC,它可根据指令的长度自动增量(总是,它可根据指令的长度自动增量(总是指向下一条指令)。只要给出程序中第一条指令指向下一条指令)。只要给出程序中第一条指令的地址,控制器就可依据存储程序中的指令顺序的地址,控制器就可依据存储程序中的指令顺序周而复始地取指令、译码、执行,直到完成全部周而复始地取指令、译码、执行,直到完成全部指令操作为止,即控制器通过指令流的串行驱动指令操作为止,即控制器通过指令流的串行驱动实现程序控制。实现程序控制。微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章1.4 8086/8088微处理器主要内容:主要内容:8086CPU的内部
16、结构和特点;各内部寄存器的功能;微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章一、概述一、概述 8088、8086基本类似 16位CPU、AB宽度20位 差别:指令预取队列:8088为4字节,8086为6字节 数据总线引脚:8088有8根,8086有16根 8088为准16位CPU,内部DB为16位,但外部仅为8位,16位数据要分两次传送 本课程主要介绍8086微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章l8086内部由两部分组成:内部由两部分组成:执行单元(执行单元(EU)总线接口单元(总线接口单元(BIU)32二、8086CPU的内部结构外部外部总线总线通
17、通用用寄寄存存器器AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPDISI运算寄存器运算寄存器标志标志执行部分执行部分控制电路控制电路ALUEUBIU1 2 3 4 5 6CSDSSSESIP内部暂存器内部暂存器I/O控制控制电路电路指令队列缓冲器指令队列缓冲器20位位16位位段段RIP存储存储器器I/O接口接口取指取指 执行执行 存结果存结果取指取指 执行执行 存结果存结果微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章指令预取队列指令预取队列(IPQ)指令的一般执行过程:取指令 指令译码 读取操作数 执行指令 存放结果微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第
18、一章串行工作方式:串行工作方式:8086以前的CPU采用串行工作方式:1)CPU执行指令时总线处于空闲状态2)CPU访问存储器(存取数据或指令)时要等待总线操作的完成缺点:CPU无法全速运行解决:总线空闲时预取指令,使CPU需要指令时能立刻得到取指令1执行1取操作数2执行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌存结果1取指令2微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术 第一章第一章并行工作方式:并行工作方式:8086CPU采用并行工作方式取指令2 取操作数BIU存结果取指令3 取操作数 取指令4执行1执行2执行3 EUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌微机原理、汇编与接口技术微机原理、汇编与接口技术
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