第2章 微型計算機組成及微處理器編程結構1

1、第2章 微型計算機組成及微型計算機組成及微處理器編程結構微處理器編程結構從存儲器中從存儲器中取被乘數(shù)取被乘數(shù)25、乘數(shù)乘數(shù)3，以，以及乘法指令及乘法指令在運算在運算器中得器中得乘積乘積75存放乘存放乘積積75從存儲器中從存儲器中取被減數(shù)取被減數(shù)86、減數(shù)減數(shù)75，以，以及減法指令及減法指令在運算在運算器中得器中得結果結果11存放最存放最后結果后結果從輸入設從輸入設備鍵盤輸備鍵盤輸入程序和入程序和數(shù)據(jù)，到數(shù)據(jù)，到存儲器中存儲器中送入送入運算器運算器送回送回存儲器存儲器送入送入運算器運算器送回送回存儲器存儲器輸出最輸出最后結果后結果到輸出到輸出設備設備執(zhí)行程序：86-25?3數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制

2、流輸輸入入設設備備控制器控制器輸輸出出設設備備運算器運算器ALU 存儲器存儲器數(shù)據(jù)流控制流 CPU控制器控制器讀讀指指令令讀讀取取的的指指令令操操作作數(shù)數(shù)結結果果 存儲器存儲器狀狀態(tài)態(tài)寄存器寄存器運算器運算器運算運算命令命令讀讀數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)ALU控制器控制器加法器加法器9操作數(shù) RAM寄存器寄存器2寄存器寄存器7結結果果運算器是如何得運算器是如何得到數(shù)據(jù)呢？到數(shù)據(jù)呢？ 它怎么知道要操它怎么知道要操作的是邏輯運算還是作的是邏輯運算還是算術運算呢？算術運算呢？RAM 控制器控制器指令指針指令指針M1 指令寄存器指令寄存器 兩數(shù)相加兩數(shù)相加ALU2.2 2.2 計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成硬件硬件軟

3、件軟件輸入設備：鍵盤、鼠標器、掃描儀、觸摸屏、光筆等輸入設備：鍵盤、鼠標器、掃描儀、觸摸屏、光筆等輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀、音箱等輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀、音箱等存儲器存儲器 外存外存軟盤、硬盤、光盤、磁帶等軟盤、硬盤、光盤、磁帶等 內存內存RAM，ROM，Cache等等總線總線輸入輸出接口輸入輸出接口運算器運算器控制器控制器 操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)：MS-DOS，Windows等等系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 語言處理系統(tǒng)：語言處理系統(tǒng)：C，BASIC，Java等等 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Access等等 各種字處理軟件：各種字處理軟件：Word,WPS等等 應用軟件應用軟件 電子

4、表格軟件：電子表格軟件：Excel等等 用戶開發(fā)的各類軟件：檔案管理等用戶開發(fā)的各類軟件：檔案管理等CPU主機主機外設外設2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構1.控制器控制器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構2.運算器運算器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構輸輸入入設設備備控制器控制器運算器運算器ALU 存儲器存儲器數(shù)據(jù)流控制流 CPU中央處理器（中央處理器（CPU: Central Processing Unit）信息命令指令、數(shù)據(jù)結果3.存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構n內存儲器（內存、主存）內存儲器（內存、主存）外存儲器（外存

5、、輔助存儲器）外存儲器（外存、輔助存儲器）按與主機的關系來分按與主機的關系來分存儲器分類存儲器分類3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構 設在計算機主機中，存放設在計算機主機中，存放當前運行當前運行的程序和數(shù)的程序和數(shù)據(jù)，直接與據(jù)，直接與CPU交換信息。交換信息。3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構 設在計算機主機外部，存放設在計算機主機外部，存放當前暫時不用的當前暫時不用的信信息，等需要時才調入內存。息，等需要時才調入內存。3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構硬盤 19731973年，年，IBMIBM推出第一臺

6、采用推出第一臺采用“溫徹斯特溫徹斯特(Winchester)(Winchester)”技術的硬盤：技術的硬盤：密封、固定、高速旋轉密封、固定、高速旋轉鍍磁鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動。磁頭懸浮在高速旋轉盤片上盤片，磁頭沿盤片徑向移動。磁頭懸浮在高速旋轉盤片上方方(0.01m(0.01m），不與盤片接觸。），不與盤片接觸。3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構硬盤接口標準：nIDE ：基本淘汰：基本淘汰n SATA：主流：主流nSCSI SCSISCSI接口的硬盤較貴，傳輸速度更快，接口的硬盤較貴，傳輸速度更快，CPUCPU占占用率低，需購買用率低，需購買SCSISCS

7、I卡，適用于服務器?？?，適用于服務器。3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構移動存儲器移動存儲器閃存盤（閃存盤（8MB8MB2GB2GB）移動硬盤移動硬盤(10GB60GB)(10GB60GB)3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構光盤光盤3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構返回內存的存取速度外存的存取速度外存特點：外存特點： 比內存慢、容量大、價格低比內存慢、容量大、價格低內存的特點：存取速度快、容量小、價格高內存的特點：存取速度快、容量小、價格高內存按讀寫功能又分為：內存按讀寫功能又分為：n隨機存儲器（隨機存儲

8、器（RAM:Random Access Memory）n只讀存儲器（只讀存儲器（ROM:Read Only Memory）存儲器分類存儲器分類3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構RAM：既能讀出也能寫入，存放用戶程序和數(shù)據(jù)，：既能讀出也能寫入，存放用戶程序和數(shù)據(jù)， 只能在電源電壓正常時才能工作，其中的只能在電源電壓正常時才能工作，其中的 信息可以隨時改寫，信息可以隨時改寫，斷電后，里面的信息斷電后，里面的信息 會丟失。會丟失。計算機概述3.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構ROM：是只能讀出而不能寫入的存儲器，通常存：是只能讀出而不能寫入的

9、存儲器，通常存 放固定不變不需修改的程序。比如計算機放固定不變不需修改的程序。比如計算機 啟動的引導程序、啟動后的檢測程序、系啟動的引導程序、啟動后的檢測程序、系 統(tǒng)的基本輸入統(tǒng)的基本輸入/輸出程序等重要信息。輸出程序等重要信息。斷電斷電 后，其中的信息不丟失。后，其中的信息不丟失?；据斎胼敵龀绦?.存儲器存儲器2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構是人和計算機交往的橋梁，我們通常把它們合在一是人和計算機交往的橋梁，我們通常把它們合在一起稱為：輸入起稱為：輸入/輸出設備或輸出設備或I/O（Input/Output）設備。設備。把把I/O設備設備和和外存外存統(tǒng)稱為計算機的外部設備（簡

10、稱統(tǒng)稱為計算機的外部設備（簡稱外設）。外設）。2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構 存存儲儲器器輸入輸入設備設備 作用：作用： 把信息轉變成計算機能接收的電信號送入計算機把信息轉變成計算機能接收的電信號送入計算機 輸入內容：輸入內容： 數(shù)字和文字、位置和命令、圖形、聲音、視頻、溫度、壓數(shù)字和文字、位置和命令、圖形、聲音、視頻、溫度、壓力力信息電信號2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構 鍵盤、寫字板、鼠標、觸摸屏、掃描儀、鍵盤、寫字板、鼠標、觸摸屏、掃描儀、數(shù)碼相機、麥克風、數(shù)碼相機、麥克風、MIDI樂器、攝像機、傳樂器、攝像機、傳感器感器2.2.1 計算機硬件基本結構計

11、算機硬件基本結構2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構鍵盤鍵盤(101,104(101,104，107107鍵盤鍵盤) )人體工學鍵盤人體工學鍵盤2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構需要專門的手寫漢字識別軟件支持需要專門的手寫漢字識別軟件支持2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構 存存儲儲器器作用：作用： 把計算機處理好的結果，轉變成人所要求的并且可識把計算機處理好的結果，轉變成人所要求的并且可識別的形式別的形式( (文本、聲音、動畫、圖像文本、聲音、動畫、圖像) )表達出來。表達出來。 輸出輸出設備設備運算結果人

12、所識別的形式2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構計算機顯示系統(tǒng)通常由兩部分組成：計算機顯示系統(tǒng)通常由兩部分組成： 監(jiān)視器（監(jiān)視器（Monitor） CRT（陰極射線管）（陰極射線管） LCD（Liquid Crystal Display） 顯示控制器（顯示卡、圖形卡、視頻卡）顯示控制器（顯示卡、圖形卡、視頻卡） 有的集成在主板上有的集成在主板上顯示器顯示器日常所說的日常所說的“顯示器顯示器”2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構顯示器、打印機、繪圖儀、音箱顯示器、打印機、繪圖儀、音箱2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構CRTLCD2.2.1 計算機硬件基本結構

13、計算機硬件基本結構按印字方法可以分為：按印字方法可以分為： 擊打式和非擊打式擊打式和非擊打式常用：常用： 針式打印機、噴墨打印機、激光打印機針式打印機、噴墨打印機、激光打印機2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構365.總線總線n基本概念n分類n常用系統(tǒng)總線結構n 總線功能2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構37（1 1） 基本概念基本概念n總線： 是一組導線和相關的控制、驅動電路的集合。是計算機系統(tǒng)各部件之間傳輸?shù)刂贰?shù)據(jù)和控制信息的通道。地址總線（地址總線（AB）數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（DB）控制總線（控制總線（CB）2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構38（

14、2）總線分類CPU總線總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線外部總線外部總線片內總線片內總線片外總線片外總線按相對按相對CPU的位置分的位置分按層次結構分按層次結構分2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構39（3）總線的系統(tǒng)結構n單總線結構CPU M M I/O I/O I/O2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構40n多總線結構多總線結構面向面向CPU的雙總線結構的雙總線結構面向主存的雙總線結構面向主存的雙總線結構雙總線結構雙總線結構多總線結構多總線結構2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構41面向面向CPUCPU的雙總線結構的雙總線結構n存儲器與存儲器與I/O接口間無直接通道接

15、口間無直接通道CPU M I/O I/O I/On多總線結構多總線結構 雙總線結構雙總線結構 42面向存儲器的雙總線結構面向存儲器的雙總線結構n在單總線結構基礎上增加一條在單總線結構基礎上增加一條CPU到存儲到存儲器的高速總線器的高速總線CPU M I/O I/O I/On多總線結構多總線結構 雙總線結構雙總線結構 43現(xiàn)代微機中的多總線結構現(xiàn)代微機中的多總線結構CPU北橋芯片顯示接口南橋芯片鼠標/鍵盤串/并行接口Cache主內存PCI-E總線PCI總線存儲總線PCI接口PCI接口USB接口SATA接口前端總線n多總線結構多總線結構 多總線結構多總線結構 44（4）總線的基本功能）總線的基本功

16、能n數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送n仲裁控制仲裁控制n出錯處理出錯處理n總線驅動總線驅動5.總線總線2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構456.6.輸入輸入/ /輸出接口輸出接口n接口是CPU與外部設備間的橋梁CPUI/OI/O接口接口外外設設2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構46(1) (1) 接口的分類接口的分類串行接口串行接口并行接口并行接口數(shù)字接口數(shù)字接口模擬接口模擬接口輸入接口輸入接口輸出接口輸出接口2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構47(2)(2)接口的功能接口的功能n數(shù)據(jù)緩沖寄存；數(shù)據(jù)緩沖寄存；n信號電平或類型的轉換；信號電平或類型的轉換；n實現(xiàn)主機與外

17、設間的運行匹配。實現(xiàn)主機與外設間的運行匹配。2.2.1 計算機硬件基本結構計算機硬件基本結構1. 軟件1.2.4 計算機的軟件系統(tǒng) 是指使計算機運行所需的各種是指使計算機運行所需的各種程序、數(shù)據(jù)程序、數(shù)據(jù)及其有關文檔及其有關文檔的集合。的集合。 程序程序 + + 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) + + 文檔文檔 功能：功能： 用戶與計算機硬件的橋梁。用戶與計算機硬件的橋梁。 計算機硬件 (裸機)軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)2.2.2計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件應用軟件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言處理程序（編譯和解釋系統(tǒng)）語言處理程序（編譯和解釋系統(tǒng)）用戶定制（工資管理程序用戶定制（工

18、資管理程序,圖書檢索程圖書檢索程序、生產控制等）序、生產控制等）系統(tǒng)服務程序（診斷、排錯、編輯）系統(tǒng)服務程序（診斷、排錯、編輯）通用應用軟件（通用應用軟件（WORD、EXCEL、PhotoShop、AutoCAD、CorelDraw、PowerPoint、 KV3000等）等）2.2.2計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)I I）計算機語言）計算機語言三個發(fā)展階段：機器語言三個發(fā)展階段：機器語言 匯編語言匯編語言 高級語言高級語言1）計算機語言及語言處理程序計算機語言及語言處理程序本課相關軟件知識充電本課相關軟件知識充電2.2.2計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)1)1)機器語言：機器語言： 第一代語言，由

19、第一代語言，由 0 0、1 1 代碼組成，機器能直接執(zhí)代碼組成，機器能直接執(zhí)行的語言行的語言2)2)匯編語言：匯編語言： 第二代語言，也稱符號語言，便于識別記憶，用第二代語言，也稱符號語言，便于識別記憶，用助記符表示一條機器指令。（例：助記符表示一條機器指令。（例：0000010000001010 0000010000001010 ADD AL,10-ALADD AL,10-AL的內容加的內容加1010，和值放在，和值放在ALAL中）中）I）計算機語言）計算機語言2.2.2計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)3)3)高級語言高級語言: : 第三代語言，算法語言，與人們日常熟悉的自然第三代語言，算法語言

20、，與人們日常熟悉的自然語言和數(shù)學語言更接近。語言和數(shù)學語言更接近。0000010000001010ADD AL, 10I=I+10I）計算機語言）計算機語言2.2.2計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng) FORTRAN FORTRAN語言語言 FORmula TRANslation(公式翻譯)應用于大型科學與工程計算 PascalPascal語言語言 開發(fā)于1971年，用于幫助學生學習編程語言C C、C+(C+(對對C C語言的擴充語言的擴充) )BasicBasic語言：語言： QBasic、TurboBasic、VisualBasic Java(Java(用于網絡環(huán)境下開發(fā)用于網絡環(huán)境下開發(fā)) ) 1995年Sun公司常見高級語言常見高級語言2.2.2計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)源程序源程序語言處理程序語言處理程序（翻譯程序）（翻譯程序）機器語言程序機器語言程序（目標程序）（目標程序）n語言處理程序（翻譯程序）語言處理程序（翻譯程序） 是指一個把源程序翻譯（編譯、解釋）成機器語言程序是指一個把源程序翻譯（編譯、解釋）成機器語言程序的程序的程序n源程序源程序 用匯編語言或高級語言編寫的有待翻譯的程序用匯編語言或高