微机原理与接口技术课件岳爱菊 ISBN9787811349429PPT第1章 微型计算机系统概述.ppt

 微型计算机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件——控制器和运算器的微处理器MP(Micro Processor)为核心，再配上存储器、接口电路等所构造出的计算机系统。微型计算机的发展经历了六代。我们一般以字长（计算机能同时处理的二进制数的位数）和典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。 　　微机的存储器分为主存储器(又称内存)和辅助存储器(又称外存)。　　内存采用半导体材料，安装在机内的电路板上，具有容量小、存取速度快和易挥发性(存储信息是否容易丢失)等特征，CPU可以通过总线直接对内存操作。内存由只读存储器ROM(Read Only Memory)和随机存取存储器RAM(Random Access Memory)两种类型构成。ROM只允许执行读操作，存放监控程序和基本输入/输出程序，还可用来存放各种常用的数据和表格，ROM中的内容一般由生产厂家或用户使用专用设备写入固化的；而RAM则可读可写，用于存放用户装入的程序、数据及部分系统信息，但掉电后信息将丢失。　　外存储器一般采用磁介质材料，被安装在主机箱内或主机箱外，CPU通过I/O接口进行读写操作。常见的设备有磁盘(硬盘和软盘)、磁带、光盘、U盘等。 　　总线可以在不同的位置和应用场合下使用。在芯片内使用的总线称为片内总线。在同一个微机系统内使用的总线称为内总线(系统总线)以及局部总线，连接多个微机使用的总线称为外总线或通信总线，例如RS-232C总线和RS-485总线。根据总线上传输信号的方式，总线又可以分为并行总线和串行总线。一般机内总线和片内总线都是并行总线，而外部总线则采用串行总线。　　总线结构是微机的一大特色，使得微机具有组态灵活、扩展方便的特点。实际上，为了方便总线与存储器、总线与I/O接口的连接，在微机的主板上设计有多个总线插槽，用户可根据情况插进不同的内存条和电路插板，达到灵活机动的配置目的。 　　　由于微处理器只能识别二进制的机器码，因此上述指令必须以机器码表示如下：该机器码在内存中状态如下：内存地址 内容 00H B0H01H 05H02H 04H03H 06H04H F4H . 三条指令共五个字节，存放在内存00H-04H的5个存储单元中。一条指令的执行过程分为取指令、分析指令和执行指令等步骤，下面结合图1.6，分析以上三条指令的执行过程。 　　取指阶段是由一系列相同的操作组成，因此取指的时间总是相同的。而执行指令的阶段是由不同的事件组成的，它取决于执行指令的类型。执行完一条指令后接着执行下一条指令，即取指→执行，取指→执行……如此反复，直至程序结束。这是一种串行工作方式，是以往计算机提高工作速度的一个障碍，根本的解决方法是采用并行操作。　现在的计算机采用流水线技术，是一种同时进行若干操作的并行处理方式，它把取指令操作和执行指令操作并行进行，在执行一条指令的同时，又取另一条或几条指令。在第2章中，讲述的8086内部结构中总线接口部件完成取指操作，把指令预先放到指令队列中，执行部件完成执行指令的操作，这两部分可同时进行，从硬件上保证了流水线技术的实施。 [例1.10] 求9―2=?解：[Ｘ]补 [Ｙ]补  因为 [X―Y]补＝[X+(―Y)]补＝ [X]补+ [―Y]补  [Ｘ]补:0 0 0 0 1 0 0 1　　　+ [―Ｙ]补:1 1 1 1 1 1 1 0 [Ｘ]补+ [―Ｙ]补:0 0 0 0 0 1 1 1所以：[X―Y]补＝0000111 X－Y＝+0000111B＝7 【观察】若已知［Y］补，［-Y］补＝？ （3）溢出判断　　 在选定了运算字长和数的表示方法之后，如果运算的结果，超出了计算机能表示的数据范围，这种情况称为广义上的溢出。比如两个有符号数：［X］补 　　＋［Y］补 　　　　而 [X]补+[Ｙ]补  两个正数相加其结果却是负数，这显然是不正确的。其原因就是在字长（上例是8位，数值部分占7位）一定的情况下，它所能表示的数的范围是有限的（7位二进制数最大可以达127），一旦超过这个范围（上例中X为68，Y为97），其进位就影响到了符号位，产生错误的结果。　　溢出判断方法：当两个正数相加结果为负数，或两个负数相加结果为正数，则有溢出；正数和负数相加不会有溢出。 1.2.