《89C51单片机实用教程》课件第2章剖析.ppt

* * 第2章 微机工作原理 单片机是集成了微处理器、存储器、输入/输出接口、定时器/计数器等构成的微机系统。了解和掌握微型计算机的组成和工作原理是学好单片机的前提。 2.1 计算机系统的组成 计算机系统由硬件和软件两部分组成。 硬件：构成计算机的所有物理部件的集合,是看得见， 摸得着的“硬”设备 。 软件：为运行、维护、管理及应用计算机所编制的所 有程序及文档的总和。 冯·诺依曼型计算机“存储程序控制”原理： ⑴ 计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备五大部件组成。 ⑵ 计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 ⑶ 将编好的程序和原始数据预先存入存储器中，然后 启动计算机工作，计算机就在程序控制下工作。 2.2 计算机的硬件组成 计算机硬件组成：运算器、控制器(合称中央处理器CPU) 存储器、输入设备、输出设备。 2.2.1 运算器 功能:对信息进行运算和处理的部件，完成数据的算术 运算和逻辑运算 。 组成:算术逻辑运算单元ALU、通用寄存器、累加器A、 程序状态标志寄存器PSW和控制电路。 算术逻辑运算单元ALU完成数据的算术运算和逻辑运算 通用寄存器用来暂存操作数，以及存放运算结果。 其中应用最频繁的被称为累加寄存器，简称累加器A。 程序状态标志寄存器PSW： 用来保存当前指令执行后操作结果的某些状态特征。 通常包括：进位标志（C）、辅助进位标志（AC）、 溢出标志（OV）、零标志（Z）等 控制电路：根据控制器发出的信号来控制运算器中的 各个部分以完成相应的操作。 2.2.2 控制器 功能：控制和指挥整个计算机自动、连续和协调地从存 储器中取出指令、分析指令和完成指令。 组成：指令部件、时序部件和控制部件等。 指令部件 包括有： 程序计数器PC（Program Counter） 它用来存放当前要执行的指令地址 指令寄存器IR（Instruction Register） 存放从存储器取出的指令 指令译码器ID（Instruction Decoder） 对指令中的操作码进行译码，向操 作控制部件发出具体操作的信号， 以完成该条指令所要求的操作。 周期概念： 指令周期：CPU取出并执行一条指令所需要的时间。 一个指令周期又可看作由若干个机器周期组成， 机器周期：CPU访问一次存储器或外设所花费的时间。 每个机器周期又由若干个时钟周期组成。 时钟周期：由主频脉冲决定的，是主频的倒数。 时序部件又称作时序发生器 作用：对各种操作控制信号进行严格的定时。 组成： 时序信号源：产生原始的振荡信号，形成主频脉冲 节拍发生器：产生定时的工作脉冲和节拍电位信号 启停控制逻辑电路等。 控制部件 功能：根据指令的操作码和时序信号，产生各种控制信 号，完成取指令和执行指令的控制 。 微操作信号发生器（控制单元CU）是控制器的核心。 控制信号是由指令部件提供的译码信号、 时序部件提供的时序信号 被控制部件反馈的状态及综合形成。 分类：根据产生微操作控制信号的方式不同分为3种： 组合逻辑型，又称常规控制器或硬连线控制器； 存储逻辑型，又称为微程序控制器； 组合逻辑与存储逻辑结合型，又称PLA控制器 。 ⑴ 组合逻辑型：又称常规控制器或硬连线控制器 它的控制部件由逻辑电路实现的，是一