微机原理与接口技术第二章.ppt

第二章 Intel系列微处理器结构 一、微型计算机组成原理 二、微处理器内部结构1 一、微型计算机组成原理 计算机组成原理主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构及工作原理。通过研究各部件的原理及相互联系与作用建立完整的整机概念。 CPU + 适当容量M + 输入输出接口+ 外部设备 =MICOR _COMPUTER + 软件 =MICOR _ COMPUTER SYSTEM 1、微型计算机外部结构 2、微型计算机内部结构2 体系结构：冯.诺依曼计算机体系结构基本原理： 软件是指程序和数据一起存入存储器，由机器自动地执行程序中的一条条指令。硬件是按照计算机规范要求所构成的一个用以实现计算机软件编程意图的工具。3 1、微型计算机外部结构 微型计算机外部结构如下图所示（三总线结构） 微型计算机外部结构4 微型计算机的系统结构框图 5 CPU是微型计算机的核心芯片，它包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。运算器也称为算术逻辑单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)。顾名思义，运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算的。控制器一般由指令寄存器、指令译码器和控制电路组成。控制器根据指令的要求，对微型计算机各部件发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个计算机系统的控制。CPU内部的寄存器用来存放经常使用的数据。1、CPU6 根据冯 . 诺依曼计算机体系结构准则， 数据信息和控制信息按存储地址存放在存储器中；计算机由一个程序计算器控制指令的执行。计算机分为运算器、控制器、系统总线、存储器、输入输出接口等五大部件。随着大规模集成电路的出现，运算器和控制器集成在了一个芯片上，而这种具有运算器和控制器功能的计算机部件称为中央处理器，通常简称CPU。 CPU的功能与组成 （1）CPU的功能 当用计算机解决某个问题时，我们首先必须为它编写程序。程序是一个指令序列，这个序列明确告诉计算机应该执行什么操作，在什么地方找到用来操作的数据。一旦把程序装入内存储器，就可以由计算机来自动完成取出指令和执行指令的任务。 CPU对整个计算机系统的运行是极其重要的，它具有如下四方面的基本功能：7 指令控制 　 程序的顺序控制称为指令控制。由于程序是一个指令序列，这些指令的相互顺序不能任意颠倒，必须严格按程序规定的顺序进行。 操作控制 　 一条指令的功能往往是由若干个操作信号的组合来实现的，因此，CPU 管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。时间控制 　 对各种操作实施时间上的定时称为时间控制。在计算机中，各种指令的操作信号以及一条指令的整个执行过程都受到时间的严格定时。数据加工 　 数据加工就是对数据进行算术运算和逻辑运算处理。8 （2）CPU的基本组成?????? 总线接口与控制单元、执行运算单元是CPU的基本部件。 9 存储器（Memory）又称为主存(Main Storage)或内存，是微型计算机的存储和记忆装置，用以存放数据和程序。微型计算机的内存通常采用半导体存储器。? ① 内存单元的地址和内容。内存中存放的是数据和程序，从形式上看，均为二进制数。一般将8位二进制数记作一个字节（Byte），每一个内存单元中存放一个字节的二进制信息，内存容量就是它所能包含的内存单元的数量。通常以字节为单位，1024字节记做1KB，1000KB字节记做1MB。2、存储器10 采用296引脚的引脚栅格阵列（PGA）陶瓷封装技术11 Pentium 微处理器的功能结构 12 微型计算机通过给各个内存单元规定不同地址来管理内存。这样，CPU 便能识别不同的内存单元，正确地对其进行操作，显然，内存单元的地址和内存单元的内容是两个完全不同的概念。? ② 内存的操作。CPU对内存的操作有两种：读或写。读操作是CPU将内存单元的内容读入CPU内部，而写操作是CPU将其内部信息传送到内存单元保存起来。显然，写操作的结果改变了被写内存单元的内容，是破坏性的，而读操作是非破坏性的，即，该内存单元的内容在信息被读“走”之后仍保持原信息。13 ③ 内存的分类。按工作方式，内存可分为两大类：随机存储器RAM（Random Access Memory）和只读存储器ROM（Read Only Memory）。 RAM 可以被CPU随机地读写，故又称为读写存储器。这种存储器用于存放用户装入的