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1、第第1章微机系统导论章微机系统导论第1页，共81页，编辑于2022年，星期一第第1 1章章 微机系统导论微机系统导论 电子计算机是电子计算机是电子计算机是电子计算机是20202020世纪最新科技成就之一。自从世纪最新科技成就之一。自从世纪最新科技成就之一。自从世纪最新科技成就之一。自从1946194619461946年第一台电子计算机问世以来，随着计算机逻年第一台电子计算机问世以来，随着计算机逻年第一台电子计算机问世以来，随着计算机逻年第一台电子计算机问世以来，随着计算机逻辑元件的不断更新，它已经历了电子管、辑元件的不断更新，它已经历了电子管、辑元件的不断更新，它已经历了电子管、辑元件的不断更
2、新，它已经历了电子管、晶体管、晶体管、晶体管、晶体管、集成电路以及大规模、超大规模集成电路四代发展集成电路以及大规模、超大规模集成电路四代发展集成电路以及大规模、超大规模集成电路四代发展集成电路以及大规模、超大规模集成电路四代发展时期。微型计算机时期。微型计算机时期。微型计算机时期。微型计算机 (简称微机简称微机简称微机简称微机)是第四代电子计算是第四代电子计算是第四代电子计算是第四代电子计算机向微型化方向发展的一个非常重要的分支。机向微型化方向发展的一个非常重要的分支。机向微型化方向发展的一个非常重要的分支。机向微型化方向发展的一个非常重要的分支。第2页，共81页，编辑于2022年，星期一第
3、3页，共81页，编辑于2022年，星期一晶体管晶体管l l分立元件电路分立元件电路分立元件电路分立元件电路第4页，共81页，编辑于2022年，星期一Intel第一第一个微处理个微处理器器4004微处理器的应微处理器的应用用第5页，共81页，编辑于2022年，星期一分类和组成分类和组成l l形式多样，种类繁多形式多样，种类繁多形式多样，种类繁多形式多样，种类繁多l l从用途划分从用途划分从用途划分从用途划分 通用，专用通用，专用通用，专用通用，专用l l包括：运算器、控制器、输入设备、输出设备、总线包括：运算器、控制器、输入设备、输出设备、总线包括：运算器、控制器、输入设备、输出设备、总线包括：
4、运算器、控制器、输入设备、输出设备、总线第6页，共81页，编辑于2022年，星期一学习内容和方法学习内容和方法l l集成电路（芯片）使用方法的学习，包括微处理器及集成电路（芯片）使用方法的学习，包括微处理器及集成电路（芯片）使用方法的学习，包括微处理器及集成电路（芯片）使用方法的学习，包括微处理器及外围芯片。（外围芯片。（外围芯片。（外围芯片。（8086/8088）l l这些芯片组成微机的原理这些芯片组成微机的原理这些芯片组成微机的原理这些芯片组成微机的原理l l汇编编程方法（汇编编程方法（8086/8088）l l接口的多样性接口的多样性接口的多样性接口的多样性l l需要一些数字电路、计算机
5、原理的基础知识需要一些数字电路、计算机原理的基础知识l l不适合自学，课前看一遍内容，实验，作业不适合自学，课前看一遍内容，实验，作业第7页，共81页，编辑于2022年，星期一参考书参考书参考书有很多，各种参考书有很多，各种参考书有很多，各种参考书有很多，各种“微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术”的的的的书书书书1 1、Barry B.Brey,“The Intel Microprocessors 8086/8088Pentium Processors Architecture，Programing and Interfacing”
6、（有（有（有（有中译本）中译本）中译本）中译本）2 2、戴梅萼、史家权，、戴梅萼、史家权，微型计算机技术与应用微型计算机技术与应用微型计算机技术与应用微型计算机技术与应用从从从从16位到位到位到位到32位位位位清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社清华大学出版社3 3、The 8086 Familly Users Manual4 4、Tom Shanley etc.“Pentium Processor System Tom Shanley etc.“Pentium Processor System Architecture”Architecture”5、新编新编新编新编16/3216/32
7、教学指导与习题祥解教学指导与习题祥解第8页，共81页，编辑于2022年，星期一 本章首先从总体上说明微机系统组成的基本概念，本章首先从总体上说明微机系统组成的基本概念，本章首先从总体上说明微机系统组成的基本概念，本章首先从总体上说明微机系统组成的基本概念，并对硬件系统和软件系统两大部分的具体组成予以简要并对硬件系统和软件系统两大部分的具体组成予以简要并对硬件系统和软件系统两大部分的具体组成予以简要并对硬件系统和软件系统两大部分的具体组成予以简要介绍；然后介绍；然后介绍；然后介绍；然后,重点讨论典型的单总线微机硬件系统构，重点讨论典型的单总线微机硬件系统构，重点讨论典型的单总线微机硬件系统构，重
8、点讨论典型的单总线微机硬件系统构，微处理器组织及各部分的作用，存储器组织及其读写操微处理器组织及各部分的作用，存储器组织及其读写操微处理器组织及各部分的作用，存储器组织及其读写操微处理器组织及各部分的作用，存储器组织及其读写操作过程；在此基础上，将微处理器和存储器结合起来组作过程；在此基础上，将微处理器和存储器结合起来组作过程；在此基础上，将微处理器和存储器结合起来组作过程；在此基础上，将微处理器和存储器结合起来组成一个最简单的微机模型，通过具体例子说明微机的运成一个最简单的微机模型，通过具体例子说明微机的运成一个最简单的微机模型，通过具体例子说明微机的运成一个最简单的微机模型，通过具体例子说
9、明微机的运行机理与工作过程；最后给出评价微机系统性能的主要行机理与工作过程；最后给出评价微机系统性能的主要行机理与工作过程；最后给出评价微机系统性能的主要行机理与工作过程；最后给出评价微机系统性能的主要性能指标。性能指标。性能指标。性能指标。第9页，共81页，编辑于2022年，星期一微机系统导论1.1 1.1 1.1 1.1 微机系统组成微机系统组成微机系统组成微机系统组成1.2 1.2 1.2 1.2 微机硬件系统结构微机硬件系统结构微机硬件系统结构微机硬件系统结构1.31.31.31.3 微处理器组成微处理器组成微处理器组成微处理器组成1.41.41.41.4 存储器概述存储器概述存储器概
10、述存储器概述1.51.51.51.5 微机工作过程微机工作过程1.61.61.61.6 微机系统的主要性能指标微机系统的主要性能指标第10页，共81页，编辑于2022年，星期一1.1 1.1 微机系统组成微机系统组成一、几个基本定义一、几个基本定义(一一)微处理器微处理器 微处理器简称微处理器简称PP或或MP(Microprocessor)MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规模集成电路组是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。它本身并不等于微型计算机，而只是其中央处理
11、器。有时为机。它本身并不等于微型计算机，而只是其中央处理器。有时为区别大、中、小型中央处理器区别大、中、小型中央处理器CPU(Central Processing Unit)CPU(Central Processing Unit)与与微处理器，而称后者为微处理器，而称后者为MPU(Microprocessing Unit)MPU(Microprocessing Unit)。通常在微型计算机通常在微型计算机中直接用中直接用CPUCPU表示微处理器。表示微处理器。第11页，共81页，编辑于2022年，星期一(二二)微型计算机微型计算机 微型计算机微型计算机微型计算机微型计算机简称简称简称简称CCC
12、C或或或或MCMCMCMC，是指以微处理器为核心，是指以微处理器为核心，是指以微处理器为核心，是指以微处理器为核心，配上存储器、配上存储器、配上存储器、配上存储器、输入输入输入输入输出接口电路及系统总线所组成的计算机输出接口电路及系统总线所组成的计算机输出接口电路及系统总线所组成的计算机输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑又称主机或微电脑又称主机或微电脑又称主机或微电脑)。当把微处理器、存储器和输入输出接口电路统一组装在一块或当把微处理器、存储器和输入输出接口电路统一组装在一块或当把微处理器、存储器和输入输出接口电路统一组装在一块或当把微处理器、存储器和输入输出接口电路统一组
13、装在一块或多块电路板上或集成在单片芯片上，则分别称之为单板机、多板多块电路板上或集成在单片芯片上，则分别称之为单板机、多板多块电路板上或集成在单片芯片上，则分别称之为单板机、多板多块电路板上或集成在单片芯片上，则分别称之为单板机、多板机或单片微型计算机。机或单片微型计算机。机或单片微型计算机。机或单片微型计算机。(Microcomputer)Microcomputer)第12页，共81页，编辑于2022年，星期一(三三三三)微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统 微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统微型计算机系统 (Microcomputer system)(Micro
14、computer system)(Microcomputer system)(Microcomputer system)简称简称简称简称CSCSCSCS或或或或MCSMCSMCSMCS，是指以微型，是指以微型，是指以微型，是指以微型 计算机为中心计算机为中心计算机为中心计算机为中心,以相应的外围以相应的外围以相应的外围以相应的外围 设备、电源和辅助电路设备、电源和辅助电路设备、电源和辅助电路设备、电源和辅助电路(统称统称统称统称 硬件硬件硬件硬件)以及指挥微型计算机工以及指挥微型计算机工以及指挥微型计算机工以及指挥微型计算机工 作的系统软件所构成的系统。作的系统软件所构成的系统。作的系统软件所
15、构成的系统。作的系统软件所构成的系统。第13页，共81页，编辑于2022年，星期一二、微型计算机系统的组成二、微型计算机系统的组成 微型计算机系统由硬件和软件两个主要部分组成。微型计算机系统由硬件和软件两个主要部分组成。微型计算机系统由硬件和软件两个主要部分组成。微型计算机系统由硬件和软件两个主要部分组成。(一一一一)硬件硬件硬件硬件微处理器，存储器微处理器，存储器微处理器，存储器微处理器，存储器 (主存或内存主存或内存主存或内存主存或内存)，输入输出输入输出输入输出输入输出(I I I IO)O)O)O)第14页，共81页，编辑于2022年，星期一 目前，最流行的实际微机硬件系统一般都是由主
16、机板目前，最流行的实际微机硬件系统一般都是由主机板目前，最流行的实际微机硬件系统一般都是由主机板目前，最流行的实际微机硬件系统一般都是由主机板（包括（包括（包括（包括CPUCPUCPUCPU、CPUCPUCPUCPU外围芯片组、主存储器外围芯片组、主存储器RAMRAM、BIOSBIOS芯片芯片芯片芯片与总线插槽）、外设接口卡与总线插槽）、外设接口卡与总线插槽）、外设接口卡与总线插槽）、外设接口卡(如显卡、声卡、网卡如显卡、声卡、网卡)、外、外部设备（如硬盘、光驱、显示器、打印机、键盘、调部设备（如硬盘、光驱、显示器、打印机、键盘、调制解调器与鼠标）以及电源等部件所组成。制解调器与鼠标）以及电源
17、等部件所组成。第15页，共81页，编辑于2022年，星期一(二二)软件软件 计算机软件通常分为两大类：系统软件和用户软件。计算机软件通常分为两大类：系统软件和用户软件。计算机软件通常分为两大类：系统软件和用户软件。计算机软件通常分为两大类：系统软件和用户软件。第16页，共81页，编辑于2022年，星期一 操作系统操作系统操作系统操作系统是一套复杂的系统程序是一套复杂的系统程序是一套复杂的系统程序是一套复杂的系统程序 ,用于提供用于提供用于提供用于提供 人机接口和管理、调度计算机的所有硬件与软件人机接口和管理、调度计算机的所有硬件与软件人机接口和管理、调度计算机的所有硬件与软件人机接口和管理、调
18、度计算机的所有硬件与软件 资源。它所包含的系统程序的具体分类尚不完全资源。它所包含的系统程序的具体分类尚不完全资源。它所包含的系统程序的具体分类尚不完全资源。它所包含的系统程序的具体分类尚不完全 统一。其中，最为重要的核心部分是常驻监控程序。统一。其中，最为重要的核心部分是常驻监控程序。统一。其中，最为重要的核心部分是常驻监控程序。统一。其中，最为重要的核心部分是常驻监控程序。计算机开机后，常驻监控程序始终存放在内计算机开机后，常驻监控程序始终存放在内计算机开机后，常驻监控程序始终存放在内计算机开机后，常驻监控程序始终存放在内 存中，它通过接收用户命令，并启动操作系统执存中，它通过接收用户命令
19、，并启动操作系统执存中，它通过接收用户命令，并启动操作系统执存中，它通过接收用户命令，并启动操作系统执 行相应的操作。行相应的操作。行相应的操作。行相应的操作。第17页，共81页，编辑于2022年，星期一 操作系统包括操作系统包括操作系统包括操作系统包括I I I IO O O O驱动程序和文件管理程序。前者驱动程序和文件管理程序。前者驱动程序和文件管理程序。前者驱动程序和文件管理程序。前者用于执行用于执行用于执行用于执行I I I IO O O O操作操作操作操作;后者用于管理存放在外存后者用于管理存放在外存后者用于管理存放在外存后者用于管理存放在外存(或海量存或海量存或海量存或海量存储器储
20、器储器储器)中的大量数据集合。中的大量数据集合。中的大量数据集合。中的大量数据集合。当用户程序或其他系统程序当用户程序或其他系统程序当用户程序或其他系统程序当用户程序或其他系统程序需要使用需要使用需要使用需要使用I I I IO O O O设备时设备时设备时设备时,通常并不是由该程序执行操作通常并不是由该程序执行操作通常并不是由该程序执行操作通常并不是由该程序执行操作,而而而而是由操作系统利用是由操作系统利用是由操作系统利用是由操作系统利用I I I IO O O O驱动程序来执行任务。文件管理驱动程序来执行任务。文件管理驱动程序来执行任务。文件管理驱动程序来执行任务。文件管理程序与程序与程序
21、与程序与I I I IO O O O驱动程序配合使用，用于文件的存取、复制驱动程序配合使用，用于文件的存取、复制驱动程序配合使用，用于文件的存取、复制驱动程序配合使用，用于文件的存取、复制和其他处理。此外，系统软件还可以包括各种高级语言和其他处理。此外，系统软件还可以包括各种高级语言和其他处理。此外，系统软件还可以包括各种高级语言和其他处理。此外，系统软件还可以包括各种高级语言翻译程序、汇编程序、文本编辑程序以及辅助编写其他翻译程序、汇编程序、文本编辑程序以及辅助编写其他翻译程序、汇编程序、文本编辑程序以及辅助编写其他翻译程序、汇编程序、文本编辑程序以及辅助编写其他程序的程序。程序的程序。程序
22、的程序。程序的程序。第18页，共81页，编辑于2022年，星期一 应当指出，硬件系统和软件系统应当指出，硬件系统和软件系统应当指出，硬件系统和软件系统应当指出，硬件系统和软件系统是相辅相成的，共同构成微型计算机是相辅相成的，共同构成微型计算机是相辅相成的，共同构成微型计算机是相辅相成的，共同构成微型计算机系统，缺一不可。现代的计算机硬件系统，缺一不可。现代的计算机硬件系统，缺一不可。现代的计算机硬件系统，缺一不可。现代的计算机硬件系统和软件系统之间的分界线并不明系统和软件系统之间的分界线并不明系统和软件系统之间的分界线并不明系统和软件系统之间的分界线并不明显，总的趋势是两者统一融合，在发显，总
23、的趋势是两者统一融合，在发显，总的趋势是两者统一融合，在发显，总的趋势是两者统一融合，在发展上互相促进。展上互相促进。展上互相促进。展上互相促进。人是通过软件系统与硬件系统发生关人是通过软件系统与硬件系统发生关人是通过软件系统与硬件系统发生关人是通过软件系统与硬件系统发生关系的。通常，由人使用程序设计语言编制系的。通常，由人使用程序设计语言编制系的。通常，由人使用程序设计语言编制系的。通常，由人使用程序设计语言编制应用程序，在系统软件的干预下使用硬件应用程序，在系统软件的干预下使用硬件应用程序，在系统软件的干预下使用硬件应用程序，在系统软件的干预下使用硬件系统。系统。系统。系统。第19页，共8
24、1页，编辑于2022年，星期一1.2 1.2 微机硬件系统结构微机硬件系统结构 微机硬件系统结构是指按照总体布局的设计要求将各部件构成某微机硬件系统结构是指按照总体布局的设计要求将各部件构成某微机硬件系统结构是指按照总体布局的设计要求将各部件构成某微机硬件系统结构是指按照总体布局的设计要求将各部件构成某个系统的连接方式。个系统的连接方式。个系统的连接方式。个系统的连接方式。一种典型的微机硬件系统结构如图一种典型的微机硬件系统结构如图一种典型的微机硬件系统结构如图一种典型的微机硬件系统结构如图1.41.41.41.4所示。图中所示。图中所示。图中所示。图中,用系统用系统用系统用系统总线将各个部件
25、连接起来。总线将各个部件连接起来。总线将各个部件连接起来。总线将各个部件连接起来。第20页，共81页，编辑于2022年，星期一 系统总线是用来传送信息的公共导线系统总线是用来传送信息的公共导线系统总线是用来传送信息的公共导线系统总线是用来传送信息的公共导线 ,它们可以是带状它们可以是带状它们可以是带状它们可以是带状的扁平电缆线，也可以是印刷电路板上的一层极薄的金属的扁平电缆线，也可以是印刷电路板上的一层极薄的金属的扁平电缆线，也可以是印刷电路板上的一层极薄的金属的扁平电缆线，也可以是印刷电路板上的一层极薄的金属连线。所有的信息都通过总线传送。通常，根据所传送信连线。所有的信息都通过总线传送。通
26、常，根据所传送信连线。所有的信息都通过总线传送。通常，根据所传送信连线。所有的信息都通过总线传送。通常，根据所传送信息的内容与作用不同息的内容与作用不同息的内容与作用不同息的内容与作用不同.可将系统总线分为可将系统总线分为可将系统总线分为可将系统总线分为3 3类：数据总线类：数据总线类：数据总线类：数据总线DB(DataBus)DB(DataBus)，地址地址地址地址总线总线总线总线AB(AddressBus)AB(AddressBus)，控制总线控制总线控制总线控制总线CB(ControlBus)CB(ControlBus)。系统中各部件均挂在总线上，所以系统中各部件均挂在总线上，所以系统中
27、各部件均挂在总线上，所以系统中各部件均挂在总线上，所以 ,有时也将这种系有时也将这种系有时也将这种系有时也将这种系统结构称为面向系统的总线结构。统结构称为面向系统的总线结构。统结构称为面向系统的总线结构。统结构称为面向系统的总线结构。第21页，共81页，编辑于2022年，星期一目前采用的总线结构可分为目前采用的总线结构可分为目前采用的总线结构可分为目前采用的总线结构可分为单总线、双总线和双重总线单总线、双总线和双重总线单总线、双总线和双重总线单总线、双总线和双重总线 单总线结构单总线结构 系统存储器系统存储器系统存储器系统存储器M M M M和和和和I/O I/O I/O I/O 接口均使用接
28、口均使用接口均使用接口均使用同一组信息通，因此，同一组信息通，因此，同一组信息通，因此，同一组信息通，因此，CPUCPUCPUCPU对对对对M M M M的读的读的读的读/写和对写和对写和对写和对I/OI/OI/OI/O接口的输入接口的输入接口的输入接口的输入 /输出操作只能分时进行。输出操作只能分时进行。输出操作只能分时进行。输出操作只能分时进行。双总线结构双总线结构 M M M M和和和和I/OI/OI/OI/O接口各具有一组连通接口各具有一组连通接口各具有一组连通接口各具有一组连通CPUCPUCPUCPU的总线，的总线，的总线，的总线，CPUCPUCPUCPU可以分别在两组总线可以分别在
29、两组总线可以分别在两组总线可以分别在两组总线上同时与上同时与上同时与上同时与M M M M和和和和I/OI/OI/OI/O交换信息交换信息交换信息交换信息,因而拓因而拓因而拓因而拓宽了总线带宽宽了总线带宽宽了总线带宽宽了总线带宽,提高了总线的数据提高了总线的数据提高了总线的数据提高了总线的数据传输效率。传输效率。传输效率。传输效率。第22页，共81页，编辑于2022年，星期一 双重总线结构双重总线结构双重总线结构双重总线结构 有局部总线与全局总线。有局部总线与全局总线。有局部总线与全局总线。有局部总线与全局总线。CPUCPUCPUCPU通过局部总线访问局部通过局部总线访问局部通过局部总线访问局
30、部通过局部总线访问局部M M M M和局部和局部和局部和局部I/OI/OI/OI/O时时时时,工作方式与单总线相同。当系统中某微处理器需要对全局工作方式与单总线相同。当系统中某微处理器需要对全局工作方式与单总线相同。当系统中某微处理器需要对全局工作方式与单总线相同。当系统中某微处理器需要对全局M M M M和全局和全局和全局和全局I/O I/O I/O I/O 访问时，则必须由总线控制逻辑统一安排才能进行访问时，则必须由总线控制逻辑统一安排才能进行访问时，则必须由总线控制逻辑统一安排才能进行访问时，则必须由总线控制逻辑统一安排才能进行,这时该微处理器就这时该微处理器就这时该微处理器就这时该微处
31、理器就是系统的主控设备。是系统的主控设备。是系统的主控设备。是系统的主控设备。这样，整个系统便可在双重总线上实现并行操作这样，整个系统便可在双重总线上实现并行操作这样，整个系统便可在双重总线上实现并行操作这样，整个系统便可在双重总线上实现并行操作,从而提高了系统从而提高了系统从而提高了系统从而提高了系统数据处理和数据传输的效率。数据处理和数据传输的效率。数据处理和数据传输的效率。数据处理和数据传输的效率。第23页，共81页，编辑于2022年，星期一1.3 1.3 微处理器组成微处理器组成微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列微处理器由运算器、控制器和内
32、部寄存器阵列微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列3 3 3 3部分组成。部分组成。部分组成。部分组成。第24页，共81页，编辑于2022年，星期一一、运算器一、运算器一、运算器一、运算器 运算器又称为算术逻辑单元运算器又称为算术逻辑单元运算器又称为算术逻辑单元运算器又称为算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit),ALU(Arithmetic Logic Unit),用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作。参加运算的两个操作数，累加器参加运算的两个
33、操作数，累加器参加运算的两个操作数，累加器参加运算的两个操作数，累加器A(Accumulator)A(Accumulator)和内和内和内和内部数据总线部数据总线部数据总线部数据总线,可以是数据寄存器可以是数据寄存器可以是数据寄存器可以是数据寄存器DR(Data Register)DR(Data Register)中的内容，中的内容，中的内容，中的内容，也可以是寄存器阵列也可以是寄存器阵列也可以是寄存器阵列也可以是寄存器阵列RARARARA中某个寄存器的内容中某个寄存器的内容中某个寄存器的内容中某个寄存器的内容。运算结运算结运算结运算结果送回累加器果送回累加器果送回累加器果送回累加器A A A
34、 A暂存。暂存。暂存。暂存。第25页，共81页，编辑于2022年，星期一二、二、控制器控制器(一一一一)指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器IR(Instruction Register)IR(Instruction Register)IR(Instruction Register)IR(Instruction Register)存放从存储器取出的将要执行的指令。存放从存储器取出的将要执行的指令。存放从存储器取出的将要执行的指令。存放从存储器取出的将要执行的指令。(二二二二)指令译码器指令译码器指令译码器指令译码器ID(Instruction Decoder)ID(Instruction
35、Decoder)ID(Instruction Decoder)ID(Instruction Decoder)对指令寄存器对指令寄存器对指令寄存器对指令寄存器IRIRIRIR中的指令进行译码，确定该指令应执中的指令进行译码，确定该指令应执中的指令进行译码，确定该指令应执中的指令进行译码，确定该指令应执 行什么操作。行什么操作。行什么操作。行什么操作。(三三三三)可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列PLA(Programmable Logic Array)PLA(Programmable Logic Array)PLA(Programmable Logic Array)PLA(
36、Programmable Logic Array)产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。产生取指令和执行指令所需的各种微操作控制信号。第26页，共81页，编辑于2022年，星期一三、三、内部寄存器内部寄存器 通常，内部寄存器包括若干个功能不同的寄存器通常，内部寄存器包括若干个功能不同的寄存器通常，内部寄存器包括若干个功能不同的寄存器通常，内部寄存器包括若干个功能不同的寄存器或寄存器组。或寄存器组。或寄存器组。或寄存器组。(一一一一)累加器累加器累加器累加器A A A A 累加器是用得最频繁的一个
37、寄存器。在进行算术累加器是用得最频繁的一个寄存器。在进行算术累加器是用得最频繁的一个寄存器。在进行算术累加器是用得最频繁的一个寄存器。在进行算术逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用来保存一逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用来保存一逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用来保存一逻辑运算时，它具有双重功能：运算前，用来保存一个操作；运算后，用来保存结果。个操作；运算后，用来保存结果。个操作；运算后，用来保存结果。个操作；运算后，用来保存结果。第27页，共81页，编辑于2022年，星期一(二二二二)数据寄存器数据寄存器DRDR 数据寄存器数据寄存器数据寄存器数据寄存器DRDRDRDR用来暂存数
38、据或指令。用来暂存数据或指令。用来暂存数据或指令。用来暂存数据或指令。从存储器读从存储器读从存储器读从存储器读出时，若读出的是指令，经出时，若读出的是指令，经出时，若读出的是指令，经出时，若读出的是指令，经DR DR DR DR 暂存的指令通过内部数暂存的指令通过内部数暂存的指令通过内部数暂存的指令通过内部数据总线送到指令寄存器据总线送到指令寄存器据总线送到指令寄存器据总线送到指令寄存器IR;IR;IR;IR;若读出的是数据若读出的是数据若读出的是数据若读出的是数据,则通过内则通过内则通过内则通过内部数据总线送到有关的寄存器或运算器。部数据总线送到有关的寄存器或运算器。部数据总线送到有关的寄存
39、器或运算器。部数据总线送到有关的寄存器或运算器。向存储器写入数据时向存储器写入数据时向存储器写入数据时向存储器写入数据时,数据是经数据寄存器数据是经数据寄存器数据是经数据寄存器数据是经数据寄存器DRDRDRDR，再，再，再，再经数据总线经数据总线经数据总线经数据总线DBDBDBDB写入存储器的。写入存储器的。写入存储器的。写入存储器的。第28页，共81页，编辑于2022年，星期一(三三三三)程序计数器程序计数器程序计数器程序计数器PC(Program Counter)PC(Program Counter)PC(Program Counter)PC(Program Counter)程序计数器程序
40、计数器程序计数器程序计数器PCPCPCPC中存放着正待取出的指令的地址。中存放着正待取出的指令的地址。中存放着正待取出的指令的地址。中存放着正待取出的指令的地址。根据根据根据根据PCPCPCPC中的指令地址，准备从存储器中取出将要执行中的指令地址，准备从存储器中取出将要执行中的指令地址，准备从存储器中取出将要执行中的指令地址，准备从存储器中取出将要执行的指令。通常的指令。通常的指令。通常的指令。通常,程序按顺序逐条执行。任何时刻程序按顺序逐条执行。任何时刻程序按顺序逐条执行。任何时刻程序按顺序逐条执行。任何时刻,PC,PC,PC,PC 都指示微处理器要取的下一个字节或下一条指令都指示微处理器要
41、取的下一个字节或下一条指令都指示微处理器要取的下一个字节或下一条指令都指示微处理器要取的下一个字节或下一条指令(对对对对单字节指令而言单字节指令而言单字节指令而言单字节指令而言)所在的地址。因此所在的地址。因此所在的地址。因此所在的地址。因此,PC,PC,PC,PC具有自动加具有自动加具有自动加具有自动加1 1 1 1的功能。的功能。的功能。的功能。第29页，共81页，编辑于2022年，星期一(四四四四)地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器AR(Address Register)AR(Address Register)AR(Address Register)AR(Address Regis
42、ter)地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器ARARARAR用来存放正要取出的指令的地址或用来存放正要取出的指令的地址或用来存放正要取出的指令的地址或用来存放正要取出的指令的地址或操作数的地址。在取指令时，将操作数的地址。在取指令时，将操作数的地址。在取指令时，将操作数的地址。在取指令时，将PCPCPCPC中存放的指令地址中存放的指令地址中存放的指令地址中存放的指令地址送到送到送到送到ARARARAR，根据此地址从存储器中取出指令。，根据此地址从存储器中取出指令。，根据此地址从存储器中取出指令。，根据此地址从存储器中取出指令。在取操作数时，将操作数地址通过内部数据总在取操作数时，将操作数地
43、址通过内部数据总在取操作数时，将操作数地址通过内部数据总在取操作数时，将操作数地址通过内部数据总线送到线送到线送到线送到ARARARAR，再根据此地址从存储器中取出操作数；在，再根据此地址从存储器中取出操作数；在，再根据此地址从存储器中取出操作数；在，再根据此地址从存储器中取出操作数；在向存储器存入数据时，也要先将待写入数据的地址送向存储器存入数据时，也要先将待写入数据的地址送向存储器存入数据时，也要先将待写入数据的地址送向存储器存入数据时，也要先将待写入数据的地址送到到到到ARARARAR，再根据此地址向存储器写入数据。，再根据此地址向存储器写入数据。，再根据此地址向存储器写入数据。，再根据
44、此地址向存储器写入数据。第30页，共81页，编辑于2022年，星期一(五五五五)标志寄存器标志寄存器标志寄存器标志寄存器F(Flag Register)F(Flag Register)F(Flag Register)F(Flag Register)标志寄存器标志寄存器标志寄存器标志寄存器F F F F用来寄存执行指令时所产生的结果用来寄存执行指令时所产生的结果用来寄存执行指令时所产生的结果用来寄存执行指令时所产生的结果或状态的标志信号。关于标志位的具体设置与功能将或状态的标志信号。关于标志位的具体设置与功能将或状态的标志信号。关于标志位的具体设置与功能将或状态的标志信号。关于标志位的具体设置与
45、功能将视微处理器的型号而异。根据检测有关的标志位是视微处理器的型号而异。根据检测有关的标志位是视微处理器的型号而异。根据检测有关的标志位是视微处理器的型号而异。根据检测有关的标志位是0 0 0 0或或或或1,1,1,1,可以按不同条件决定程序的流向。可以按不同条件决定程序的流向。可以按不同条件决定程序的流向。可以按不同条件决定程序的流向。第31页，共81页，编辑于2022年，星期一1.4 1.4 存储器概述存储器概述一、一、一、一、基本概念基本概念基本概念基本概念 存储器是微机的存储和记忆部件，存储器是微机的存储和记忆部件，存储器是微机的存储和记忆部件，存储器是微机的存储和记忆部件，用来存放程
46、序和数据（包括原始数据、用来存放程序和数据（包括原始数据、用来存放程序和数据（包括原始数据、用来存放程序和数据（包括原始数据、中间结果与最终结果）。在计算机内部，中间结果与最终结果）。在计算机内部，中间结果与最终结果）。在计算机内部，中间结果与最终结果）。在计算机内部，程序和数据都是用程序和数据都是用程序和数据都是用程序和数据都是用0 0 0 0、1 1 1 1二进制代码的形二进制代码的形二进制代码的形二进制代码的形式来表示的。每一个式来表示的。每一个式来表示的。每一个式来表示的。每一个0 0 0 0或或或或1 1 1 1就叫做就叫做就叫做就叫做1 1 1 1位信息。位信息。位信息。位信息。第
47、32页，共81页，编辑于2022年，星期一 在计算机中，一般将位二进制代码作为一个字节在计算机中，一般将位二进制代码作为一个字节在计算机中，一般将位二进制代码作为一个字节在计算机中，一般将位二进制代码作为一个字节（ByteByteByteByte）,再用再用再用再用2 2 2 2个字节组成一个字（个字节组成一个字（个字节组成一个字（个字节组成一个字（WordWordWordWord）来标识）来标识）来标识）来标识16161616位位位位数据的长度。数据的长度。数据的长度。数据的长度。字长字长字长字长:表示计算机数据总线上一次能处理的信息的表示计算机数据总线上一次能处理的信息的表示计算机数据总线
48、上一次能处理的信息的表示计算机数据总线上一次能处理的信息的位数即位长，并由此而定义是多少位的计算机位数即位长，并由此而定义是多少位的计算机位数即位长，并由此而定义是多少位的计算机位数即位长，并由此而定义是多少位的计算机,如如如如1 1 1 1位机，位机，位机，位机，4 4 4 4位机、位机、位机、位机、8 8 8 8位机、位机、位机、位机、16161616位机、位机、位机、位机、32323232位机等。位机等。位机等。位机等。第33页，共81页，编辑于2022年，星期一二、二、二、二、存储器组成存储器组成存储器组成存储器组成 现假定存储器由现假定存储器由现假定存储器由现假定存储器由256256
49、256256个单元组成，每个单元存储个单元组成，每个单元存储个单元组成，每个单元存储个单元组成，每个单元存储8 8 8 8位二进制位二进制位二进制位二进制信息信息信息信息,即字长为即字长为即字长为即字长为8 8 8 8位，其结构简图如图所示。这种规格的存储位，其结构简图如图所示。这种规格的存储位，其结构简图如图所示。这种规格的存储位，其结构简图如图所示。这种规格的存储器，通常称为器，通常称为器，通常称为器，通常称为2568256825682568位的读写存储器。位的读写存储器。位的读写存储器。位的读写存储器。第34页，共81页，编辑于2022年，星期一 随机存取存储器由存储体、地址译码器和控制
50、电路随机存取存储器由存储体、地址译码器和控制电路随机存取存储器由存储体、地址译码器和控制电路随机存取存储器由存储体、地址译码器和控制电路组成。一个由组成。一个由组成。一个由组成。一个由8 8 8 8根地址线连接的存储体共有根地址线连接的存储体共有根地址线连接的存储体共有根地址线连接的存储体共有256256256256个存储单个存储单个存储单个存储单元，其编号从元，其编号从元，其编号从元，其编号从00H(00H(00H(00H(十六进制表示十六进制表示十六进制表示十六进制表示)到到到到FFHFFHFFHFFH，即从，即从，即从，即从00000000000000000000000000000000