12微机原理.doc

河南科技大学教案用纸 序电子计算机是20世纪最卓越的成就之一，是人们现代生活最重要的工具。目前，计算机在科学计算、数据处理、过程控制、计算机辅助设计和辅助制造(CADCAM)、人工智能方面的应用日益广泛深入，人类的生产生活已越来越离不开计算机。微机原理及应用以8086 16位CPU为主讲机型，介绍微机的基本原理和应用问题。这里所说的“应用”主要不是指用于计算，而是用于组成一个检测、控制等“实时系统”来解决科研生产中有关问题（如图所示）。系统中由计算机和其它实际电路元件等的组合体称为硬件，系统硬件的工作是由程序控制的，控制程序是系统的软件。受控对象计算机控制设备接口检测通道一个计算机系统由硬件和软件两部分组成。本课程的内容包括计算机的硬件设置和软件编制两部分内容。具体内容有，以8086位微处理器的计算机系统的组成，8086指令系统，输入/输出和中断等可编程接口芯片，汇编语言程序设计等。通过这些学习，大家基本上可以掌握计算机的工作原理，对于大家将来走上工作岗位后利用计算机这一现代化的工具去处理工作中的实际问题是很有益处的。下面，我们从计算机的基本知识入手，对计算机的应用进行研究。第一章 计算机基础知识微型计算机是一个复杂的数字逻辑系统，由若干基本部件组成，其基本功能是进行数值运算、逻辑运算和信号处理。本章介绍计算机所采用运算运算方法和实现这些运算的逻辑电路，其次介绍总线的概念与信息传送原理，接着介绍组成微型计算机的基本逻辑部件，最后通过一个模型计算机介绍各逻辑部件之间的联系和基本工作原理。1.1 数 制将不同的数码按一定的顺序排列来表示数的大小，称进位计数制，简称数制。日常生活和通常科学计算中采用十进制，在计算机中使用的有二、八、十六进制和二十进制。一、数制的基与权某种数制所使用的计数符号（数码）的个数叫做这种数制的基数，简称基。不同数制所使用的数码多少是不同的。表示基本单位的数符“1”在某个数位上所表示的数值叫该数位的位权，简称权。不同数制中“1”在相同数位上所表示的大小不同1、十进制：后缀D，或省略。十进制数用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码计数，它的基是10。计数单位“1”在不同数位代表不同数值，如图1所示：图1 十进制的位权都是以10位底的整数指数幂。即各数位的位权是，n为位数，如各位的位权是100（1），十位的位权是101（10），十分位的位权是10-1（0.1）等。例如：1919.19展开是：1103+9102+1101+9100+110-1+910-22、二进制:后缀B，不可省略二进制采用两个数码：0和1，其基为2。计数单位“1”在不同数位代表不同数值，如图2所示：与十进制相似，他的各数位位权也都是基（2）的整数指数幂，即。图2 二进制的位权与十进制相似，他的各数位位权也都是基（2）的整数指数幂，即。小数点向左第一位的权是20（1），第二位的权是21（2），小数点向右各位的权依次为等。例如：1101.01B=123+122+021+120+02-1+12-2=13.25D3、八进制:后缀Q采用0、1、2、3、4、5、6、7八个数码计数，基是8。各位的权是：，由小数点向左依次为80、81、82，由小数点向右依次为81、82。4、十六进制：后缀H采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码计数，基为16。各位的位权是：，从小数点往左依次为161、162、163；小数点向右依次为161、162。例如：1A1.1H=1162+10161+1160+116-1=417.0625D5、二一十进制这是一种用二进制代码（BCD码）来表示十进制数字的计数制。它的本质是十进制，因为一位二进制数只有两种代码，所以要用四位二进制数来表示一个十进制数。最常用的十个数码分别是“0000”、“0001”、“0010”、“0011”、“0100”、“0101”、“0110”、“0111”、“1000”和“1001”10个四位二进制数，也称8421BCD码。例如：十进制数123.25的BCD码是：100100011.00100101。十进制数817.58的BCD码是：100000010111.01011。数值前后的0可省略。二、数制之间的相互转换各种数制之间可互相转换。1、十进制数转换为二进制数： 将十进制整数转换为二进制数采用“除2求余”法，将十进制小数转换为二进制数采用“乘2求整”法。例1：将十进制整数174转换为二进制数解：如图3所示，将整数部分依次除以2， 图3 整数部分转换保留余数，直至为0，然后将最后一个余数作高位，第一个余数为最低位，依次排列即得所求的二进制数。由此可得174D=10101110B例2：将十进制小数0.625转化为二进制数解：如图4所示，用2依次乘以小数部分，保留整数部分，直至全部为整数，然后将第一个整数作高位，最后一个整数为最低位，依次排列即得所求的二进制数。0.625D=0.101B 图4 小数部分转换例3：将17.625D转换为二进制数解：将既有整数部分又有小数部分的十进制数转换成二进制数时，将整数和小数部分分别转换，最后将两部分拼合起来即可。 17.625D=10101110.101B2、将二进制数(或十六进制数)转换为十进制数采用“按权相加”法，即将二进制数(或十六进制数)按权展开成多项式和的形式再求和的方法，即将各位数字乘以所在位的权再相加。例：将10110.0101B转换为10进制数解：10110.0101B=12412212112-212-4=22.3125D3、二进制与十六进制数间的相互转换二进制转十六十六进制，采用“四合一”法，以小数点为基准向左向右每四位划为一节，最后不足四位的补0凑成四位，然后写出各节二进制数值的16进制码，即可将二进制数转换为16进制数。例：试将0.1011001111 B转化为十六进制数。0.1011001111B=0.1011 0011 1100B=0.B3CH例：试将10111010110.0101101B转化为十六进制数。 10111010110.0101101B=0101 1101 0110.0101 1010B=5D6.5AH十六进制转二进制，采用“一分为四”法，将一个16进制数的各位数字用四位二进制数来表示就可把16进制数转换为二进制数。划去多余的零。例：试将0.7CH转化为二进制。 0.7CH=0.0111 1100B=0.011111B例：试将1B3E.2DH转化为二进制数。 1B3E.2DH=1 1011 0011 1110.0010 1101B=1101100111110.00101101B4、十进制转换为十六进制 同十进制向二进制的转换，即整数部分采用“除16求余”， 小数部分采用“乘16求整”；或先转换为二进制数，再转换为十六进制数。例：将1725.25D转换为十六进制数。 图5 整数部分转换 图6 小时部分转换整数部分为：6BDH 小数部分为：0.4H即：1725.25D=6BD.4H1.2 计算机的逻辑运算和数值运算运算是计算机的基本功能，包括逻辑运算和数值运算。一、逻辑运算 (对学过数电的学生，本问题简单介绍)计算机可以对二进制数进行“与”、“或”、“非”、“异或”等逻辑运算。逻辑运算是按位进行的，即对应位之间进行逻辑运算。设A=11100111，B=110100011、与运算：全1为1。A和B的与运算如图7所示，即：Y=AB=11000001 图7 “与”运算清零作用，与0为0，与1不变。 2、或运算：有0为1。A和B的或运算如图8所示 即Y=AB=11100111 图8 或运算 置1作用，或1为1，或0不变。 3、非运算：求反运算。 按位取反，是1则0，是0则1。4、异或运算：按位相同为0，相反为1。 A和B的异或运算如图9所示： 即Y=AB=00110110 图9 异或运算异或1取反，异或0不变。二、数值运算数值运算是计算机的另一种运算，进行数值运算时采用二进制。加、减法是最基本的运算，也可完成乘、除法。1、加法运算：二进制加法运算具有逢二进一的特点。两个1位二进制数加法运算的法则是：00=0，01=1，10=1，11=10。硬件实现：二进制加法运算由全加器完成。(对学过数电的学生，办加器、全加器简单提一下即可)（1）半加器设A、B为两个一位二进制数，如用S表示它们相加的本位和，C表示进位值，可得出A、B求和运算的真值表如表11。由表可得：表11 半加器真值表ABCS0000010110011110根据以上逻辑式可画出如图10所示的电路， 图10 半加器这就是半加器。（2）全加器设A、B分别为N位二进制数，A=AN1AiA0，B=BN1BiB0。对A、B进行求和运算，要从最低位开始按位相加，除最低位外其余各位按位相加时必须考虑其相邻低位相加向本位的进位，然后得出本位和和向高位的进位。例如对第i位求和时，其低位相加向本位的进位为Ci，用Si表示本位和，Ci1表示本位相加向高位的进位，可得出表22真值表。根据真值表可得Si和Ci1与Ai、Bi、Ci之间的逻辑关系式：Si=AiBiCi；Ci+1=Bi CiAi CiAiBi，反映这种逻辑关系的电路如图11所示这就是全加器。表22 全加器真值表AiBiCiSiCi10000000110010100110110010101011100111111 图11 全加器电路一个全加器可进行一位二进制加法，四个全加器则可完成四位二进制加法运算。如图12所示。2、减法运算补码加法例：如果现在是7点整，而你的手表指向10点，在这里，你有两种方法调整时间，一种是向后调3小时，即103=7，相当于作减法，另一种是向前调9小时，即10+9（12）=7，数12自动丢失，这样，减法变成了加法。 12是手表的“模”，9和3互为补码。计算机中为了简化运算电路，采用补码的方法来表示，使减法转换为加法运算。计算机中的数值都采用不码表示。（1）补码的概念我们来看前面提到过的输入和输出都是四位二进制数的加法器，它的计数状态有24=16种。一个计数系统（器）的状态个数叫它的模，如四位二进制计数器有十六种状态它的模是16（24）记作mod16，它能表示的数的绝对值不能大于模。当计数器要表示的数的绝对值大于模时，大于模的整数部分被丢失。如“1011B+1100B”运算的结果输出为0110B，进位位丢失。即丢失了16。一个n位二进制数的计数系统，其模是mod2n，对任意数x都可以用补码表示。补码的定义是： 即小于模的正数，其补码就是它本身，绝对值小于模的负数，其补码是模与该富庶的和。通过补码可以将减法运算转化为加法运算进行，即用加法器通过补码相加进行减法运算。例如：“1010B-0100B=0110B”。用加法运算为：1010补+-0100补=1010+1100=1 0110高位1将丢失，补码运算的结果与减法运算的结果完全相同。即减法运算的结果（补码）和被减数的补码与减数对应的负数的补码相加运算的结果（补码）相同。（2）机器数：我们将带有“+”、“-”符号的数称为“真值”。如：+100100，-001100。在计算机中用“0”表示正号，用“1”表示负号，放在二进制数的最高位，叫符号位；其余各位叫数值位。有符号位的二进制数 (简称有符号数) 叫机器数。机器数的原码：若机器数的数值位表示数的绝对值，称之为机器数的原码，简称原码。例如：+8D的八位二进制原码是-8D的八位二进制原码是机器数的补码：若机器数的数值位是数的补码称之为机器数的补码，简称补码。例如+8D的八位二进制补码是-8D的八位二进制补码是（3）补码的求法（已知原码求补码）已知机器数的原码求补码，首先要根据符号位判断该数是正是负，若为正，则其补码级等于原码，若为负，即按“符号位不变，其它各位取反加1”的原则可得其补码。例如：8位二进制数原码01010111B，其为正，则补码也是01010111。 8位二进制数原码是11010111B，其为负，它的补码是什么？该数符号位是1，不变，其它各位取反加1是0101001，所以补码为10101001。（4）已知补码求原码对补码再求补，即得原码。例1：已知8位二进制补码是01011011B，求其原码。解：上述二进制补码符号位是“0”，说明是一个正数。因正数的补码就是它本身，所以补码01011011B的原码是01011011B。例2 已知8位二进制补码：11011011 B，求其原码。解：该数为负，符号位不变，其它各位按位取反加1，得：原码是： X 原= 10100101B例：求下列8位二进制补码所表示的数值：、00000000B； 、01111111B 、11111111B； 、10000000B5、01011001B； 6、11101011B解：1、00000000B补 =0000000B0D2、01111111B补 1111111B127D3、11111111B补 00000001B1D4、10000000B补10000000B128D5、01011001B 补 =+1011001B=+89D6、11101011B 补 =-0010101B=-21D由此可知8位二进制补码表示的数值范围是：-128D，计算机补码加减运算的结果超出补码所表示的数值范围的情况叫做溢出。发生溢出时计算机会输出溢出错误的提示信息。例如补01000001，补01100000，显然，这里X和Y是两个正数。其和也应是正数。但Z补=X补+Y补=10100001，从和的补码来看，和却变成了负数，显然出现了错误。这个错误的原因就是Z=X+Y=+129D超出了补码所能表示的数值范围，即出现了溢出。计算机判断溢出常用的方法是：监测补码运算的进位情况，如果数值位运算向符号位有进位，符号位运算也出现了进位不会溢出；而如果运算时只有数值位运算向符号位有进位或只有符号位运算出现了进位就有溢出。上面提到的Z补=X补+Y补=01000001+01000000=10100001就是只有数值位运算向符号位有进位，而符号位运算没有进位，据此可以判断出现了溢出错误。（5）补码的运算X+Y补=X补+Y补X-Y补=X补+ -Y补 设：X0,Y0。例：已知：X=96，Y=19，求Z=X-Y解：X补=X原=01100000B -Y补=-19补=-10011补=10010011补=11101101B Z补=X-Y补=X补+-Y补=01100000B+11101101B =1 01001101B 高位1自动丢失。Z原=Z补补=01001101B=77（=96-19）例：已知：X=-56，Y=-17，求Z=X-Y解：X原=10111000B X补=11001000BY原=10010001B -Y补=00010001BZ补=X-Y补=X补+-Y补=11001000B+00010001B=11011001BZ原=Z补补=10100111B=-100111B=-39 （=-56-（-17）1.3 信息交换码计算机只能识别二进制代码，所以计算机与外界设备交换的各种信息（包括数字、字符、控制信号等），也必须用二进制代码的形式去传送。因此需要事先约定上述信息的代码，这种约定的代码叫信息交换码。常用的信息交换码有标准化的ASCII码，EBCDIC码和汉字编码。一、ASCII码ASCII码是美国信息交换标准委员会（ASCII为其缩写）制定的一种七位二进制码，采用七位编码，可表示128个信息。ASCII码是使用最广泛的一种信息交换码，已成为一种国际标准。字符编码有52个表示英文字母的大小写；还有标点符号、空格、括号等33个；和各种控制码共33个，书表1-3是ASCII码编码表，表中MSD表示七位二进制编码的高三位，LSD表示七位二进制编码的第四位。表中“30H39H”是“09”的ASCII码，“41H46H”是“AF”的ASCII码，对后面的学习很有用，大家要记牢。表中控制码用于各种控制，可分为四类：1、数据传输控制代码10个：如ACK表示“承认”；ETX表示“正文结束”等。 2、信息分隔符8个：如FS表示“文件分隔符”；RS表示“记录分隔符”等。3、设备格式控制代码7个：BS表示“退一格”；CR表示“回车”；VT表示“垂直制表”等。4、其它控制符8个：DEL表示“作废”；EM表示“纸尽”等。二、奇偶校验代码在生成、存取，传送和运算时会发生错误，减少和避免错误的措施一方面是提高机器自身的可靠性，另一方面是改进数据编码，采用一些特殊的数据编码法，使之具有发现错误甚至能准确指出错误的位置并改正之能力。奇偶校验是其中一种最简单，最常用的校验方法。其编码原则是在传送代码时增加一位奇偶校验位，使所传送的代码中“1”的个数为奇数（奇校验），或代码中“”的个为偶数“偶校验”。奇偶校验只能发现奇数个位同时出错，但不能指出错误的位置。尽管如此，它仍被广泛应用，如用于对数据传送的校验，因为数据传送过程中出现的错误大多为这种。如数字8的7位ASCII码是0111000B（38H），其奇校码是00111000B（仍为38H）；其偶校验码是10111000B（B8H）。 1.4微型计算机的组成及其中的信息传送一、微型计算机的功能及组成计算机的基本功能是进行运算和数据处理。也就是可以实现信息处理和控制，现代微型计算机由微处理器、存贮器和外设三部分组成，如图13所示。1、 微处理器（CPU）CPU是计算机系统进行数据和逻辑运算，协调系统工作的逻辑部件，是整个系统的核心。 图13 微型计算机组成框图它一般由运算器、控制器和寄存器组等组成。运算器的作用是进行数值运算和逻辑运算；寄存器组的作用是暂存参于运算的有关数据、运算的中间结果、运算结果及其它相关数据；控制器的作用是根据指令发出相应的控制信息，去协调系统各部分的工作，完成指令指定的工作任务。2、存贮器M存储器是计算机能够自动运行的保征，用来存放程序和数据，是计算机各种信息存贮和交流的中心。3、输入输出设备（也称I/O设备）它是计算机输入设备和输出设备的统称，简称外设。输入设备用来输入各种信息和原始数据，如键盘、读卡机等。输出设备用来输出计算机的处理结果（数字、字母、图形等），如打印机、绘图仪、显示器等。二、总线及微型计算机中的数据传送1、总线的概念：计算机各部分间的信息传送是通过总线来实现的。计算机中各逻辑部件之间传送信息的并行导线叫做总线。各部件之间除由导线连接之外，还有控制信息传输方向的门。（1）三态门：用于控制信息的传送方向，因其有三种输出状态而得名。图14为三态门电路和它的符号，其中E为控制端，A为输入端，B为输出端。当E=0时，G1=G2=0，T1和T2截止，B处于悬浮或高阻状态。当E=1时，若A=0，则G2=1，T2导通，G1=0，T2截止，B=0；若A=1，则G2=0，T2截止，G1=1T1导通B=1，真值表如表14所示。利用三态门的这种特性，可以控制信息的传送。如令E=0，B为高阻，信息A将不能通过三态门传送到B；如令E=1，则B=A，可理解为信息A能通过三态门传送到B。显然，上述三态门信息传送的方向只能是由A向B，故称为单向三态门。图14 三态门及其电路符号表14 三态门真值表EAB00高阻（悬浮）110011 （2）双向三态电路它由两个单向三态门组成，如图15所示，当E1=1，E2=0时，信号可由A传送到B，A；当E1=0，E2=1时，信号可由B传送到A，而当E1=E2=0时，不允许信号在A、B之间传送，这就解决了信号双向传送的问题。图15 双向三态电路图16 总线传递信息原理图2、 总线传送信息原理 各部件之间，借助于总线来完成某两个或几个部件间的信息传送，由控制信号来控制，不会造成混乱。图16是总线传送信息的原理电路，AB是用于传送信息的导线也就是总线。“E1E2E3”是控制信号，其状态组合决定了总线上信息的流向，称之为控制字，用CON表示。当CON=E1E2E3=101时，信息M经总线传送到F，而当CON=011时，信息N通过总线传送到F。微型计算机中有多条信息传送线。多数情况下“总线”是对这些信息传送线的统称。有时还根据总线所传送的信息种类予以命名，如后面将要提到的地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB。1.5 微型计算机的基本逻辑部件微型计算机的每一部分都由若干逻辑部件组成，这里介绍主要的几个逻辑部件。掌握基本逻辑部件的概念即可，对其内部电路组成只作了解。一、算术逻辑部件（ALU）它是运算器的主要组成部分，是计算机进行加、减、乘、除算术运算和与、或、非等逻辑运算的部件。右图是它的逻辑符号，其中A、B为输入数据，S为输出数据；C是 图17 算术逻辑部件符号控制信号。控制信号决定ALU进行何种运算。二、寄存器用来寄存数值的逻辑部件。1、缓冲寄存器：它的作用是暂存有关数据，由各种触发器组成，缓冲寄存器中寄存的数据可被其它逻辑部件需要时取用。2、可控缓冲寄存器一般的缓冲寄存器只要脉冲沿到来数值就被寄存，这在有时会发生错误。这是因为系统时钟是许多逻辑部件的同步信号，并不是每一个上升沿都要把数值装入该缓冲寄存器。因此给寄存器再设置一个控制端装入端，构成可控缓冲寄存器。这样，控制信号和脉冲信号共同作用可以使寄存器正确无误的寄存信息。 三、计数器计数器也是由触发器等组成的逻辑电路，其中也可以寄存数据，其特点是每输入一个计数脉冲（时钟脉冲）其中的数据加（减）1。1、计数器普通计数器是由触发器组成的。在清0信号作用下使计数器输出为0，当计数脉冲到来时，会使输出端表示的数值加（或减）1。2、可控计数器将触发器的输入端联接起来作为控制信号的输入端，所示，当C=1时每来一个时钟脉冲计数器加1（计数），当控制信号为0时，计数器的输出状态将保持不变，不对时钟脉冲计数。因此，称之为可控计数器。3、环形计数器环形计数器，在预置信号作用下，使某个触发器为1，其余为0。此后在触发脉冲序列作用下，保持“1”状态的触发器，只有一个，保持的时间为一个时钟周期，且每一个触发脉冲使状态为“1”的触发器沿顺时针（或逆时针）移动一位，若干个脉冲循环移动一个周期。环形计数器不是用来计数的，而有是用于发出顺序控制信号。它是计算机中的一个重要部件。四、存贮器和地址译码器存贮器是计算机存放数据和程序的地方。它的电路组成有许多种形式。这里我们将它理解为由若干寄存器组合而成。其中每个寄存器叫做存贮器的一个单元。目前计算机一个单元中存放8位二进制信息。计算机的ALU最多可并行处理的二进制位数叫计算机的字长。一个二进制位叫一比特（Bit），每8个Bit（位）称为一个字节（Byte）。字长为8位的计算机是8位机。字长为16位的叫16位机。一个存贮器可以有很多存贮单元，因此可以储存相当多的数据。为了CPU能准确方便的向存贮器存取数据，对每个单元赋予一个编号，称为单元的地址。关于存储器的内部结构后面专门介绍。图18所示位存储器的符号。图18 只读存贮器的电路符号图18（a）中A0A2表示地址线，D3D0表示数据线，E是输出数据控制端，“84”表示该存贮器有8个单元，每单元四位数。图18（b）表示有m个单元，每单元n位数的存贮器。图18（c）表示具有地址寄存器的只读存贮器。其中MAR是可控的缓冲寄存器，当LM有效，时钟CLK前沿将被访问的内存单元的地址寄存起来，并指向该单元，此后ER有效就可将该单元数据通过数据线读出。五、指令译码器指令是可以被CPU识读后去完成一个基本操作的二进制代码（机器码）。CPU识读指令是通过指令译码器将二进制代码变成特定的控制信息去完成所对应的操作。一种计算机只能完成若干基本操作，每一个基本操作就有一条对应的指令。例如一台微型计算机具有加法运算，减法运算，向累加器送数，输出和暂停五个基本操作，这些操作对应的二进制代码如表所示。指令的基本操作机器码，助记符对照表。基本操作加减送数输出暂停机器码00010010000011101111助记符ADDSUBLDAOUTHLT为了便于记忆，每个机器码用一个符号表示；这些符号采用指令完成的基本操作的英文缩写，叫做助记符。表14是指令的基本操作，机器码和助记符的对照表。指令译码器是将机器码转换为控制信号去控制各部件的操作。图19所示为指令译码器的原理电路，I7、I6、I5、I4是输入端，LDA、ADD、SUB、OUT、HLT是输出端。由图可知当输入端I7、I6、I5、I4的状态为0000B时，输出端LDA=1，其它各输出端均为0，译码器输出端的状态组合就是送数操作的控制信号。指令译码器对其它指令的译码情况可依此类推。图19 指令译码器1.6微型计算机的基本工作原理在这一节里，我们通过一个简化微型计算机模型，来说明微型计算机的工作原理，其中包括硬件和软件两部分。本节内容在老师的指导下自学。一、简化微机的组成一个简化微型计算机模型，包括微机的主要部件，如运算器ALU，寄存器A、B、O，控制器CON，存贮器RAM等（如书图1-26所示）。1、程序计数器PC：是指示微型计算机所要访问的地址。它是一个四位二进制计数器，在CLR作用下可将其清0；当CP=1时，在CLK上升沿作用下计数器内容加1；当EP=1时，在CLK上升沿作用下其中内容可以输出。(具有改变自身数值的能力。)2、存贮器地址寄存器MAR 它接受来自PC的地址信息并送至RAM。3、存贮器RAM 它用于存放程序和有关数据。4、指令寄存器IR 8位，它寄存来自RAM的指令信息，并将有关数据分别送控制部件CON和总线W。5、控制器CON 它包括指令译码器，环形分配器、控制矩阵以及复位和时钟产生电路。（1）可发出CLR复位信号，当CLR有效时将PC和IR清0。（2）可产生系统时钟，对有关逻辑部件的工作起同步作用。（3）能对IR中的指令译码和产生机器节拍并据此依次产生12位的控制字：CpEpLMERLIEILAEASUEULBLO，从而使计算机自动按指令程序有秩序地运行，完成指定的任务。6、累加器A 它也是一个寄存器，可以从总线接收数据，或向总线送出数据，还可将数据送ALU参于运算，运算时存放参于运算的一个数，运算后存放运算结果。7、算术逻辑部件ALU 它用于进行加减运算。8、寄存器B 存放参于运算的另一个数。9、输出寄存器O 存放由A送来的运算结果。10、显示器D 显示输出的数据。总之，该简化微型计算机包括以下三大部分： 其一：中央处理器CPU，它包括PC、IR、CON、ALU、A和B；其二：存贮器，它包括RAM和MAR；其三：输入输出（I/O）电路，它包括O及D。二、简化微型计算机的总线及其各部分的信息传送I7I0表示简化微型计算机的8条总线。PC和MAR各有4个端子，分别与总线I3I0联接；IR输出的八位数据信息之高四位和低四位分别接指令译码器的输入端（I7I4）和总线的I3I0。各逻辑部件的控制端依次排列组成12位控制字CON。CON=CpEpLMERLIEILAEASUEULBLO。控制字决定总线上信息的流向。例如当CON=600H即控制字中EP=1，LM=1，其余各位为0时，时钟脉冲CLK前沿到来时刻PC的内容将通过总线传送到存储器地址寄存器MAR中。三、简化微型计算机的指令系统指令是使计算机完成某种基本操作的命令，所有指令的集合叫计算机的指令系统。各种计算机都有自己的指令系统，它反映设计者赋予计算机的基本功能。该简化微型计算机的指令系统有五种指令。一个完整的指令由操作码和操作数两部分组成，前者表示操作的性质，后者表示操作的对象。例如“LDA R9”是一条完整的指令，其中“LDA”是操作码，表示它要完成将数据传送到A这种操作，“R9”是操作数，表示要将内存地址为1001B单元的内容传送到A。对应指令的机器码为“00001001”，其中高四位“0000”是操作码，低四位“1001”叫地址码。简化微型计算机的指令寄存器IR收到8位的指令码后将高四位操作码送指令译码器译码产生向A送数的控制信号，同时将低四位地址码送地址线指示操作数的地址。四、程序设计掌握了计算机的指令系统，就可以根据需要选择适当指令将它们有序组合起来，然后让计算机依次执行这些指令，最后达到解决某一问题的目的。可以解决具体问题的一组有序指令叫程序。选择指令编制程序的过程就是程序设计。程序设计的方法步骤：1、根据设计要求选择指令，用助记符写出程序汇编语言程序（源程序）。2、汇编 将汇编语言程序转换成对应的机器码。机器码程序即目标程序。手工查指令表完成汇编，叫手工汇编。在工程实际中，汇编一般是由计算机来完成的。用来汇编的程序叫汇编程序。3、调试 调试是将目标程序和有关数据送入存贮器，使程序运行，发现和修改程序中的错误，使程序最终满足设计要求。例：设计一个求“abcd”的值并显示出来的程序解：（1）写汇编语言程序 在深刻理解简化微型计算机指令的基础上，将a,b,c,d四个数分别置入R9，RA，RB，RC四个内存单元，编写如下程序：源程序注释LDAR9；AR9ADDRA；AARAADDRB；AARBSUBRC ；AARCOUT；显示运算结果HLT 停机（2）汇编并将程序和有关数据进行地址分配(设a=16D，b=20D，c =24D,d=28D)如下源程序目标程序分配地址程序存贮区LDAR9 000010010HADDRA 0001101001HADDRB 0001101102HSUBRC 00101100 03HOUT 111004HHLT 111105H数据区16D10H09H20D14H0AH24D18H0BH28D1CH0CH这个程序和有关数据占用的内存分为两个区域，其中一个放程序叫程序区，另一个放有关数据叫数据区。这两个区域的设置应全面考虑合理规划。（3）将程序装入程序区，数据装入数据区，然后启动机器，运行程序。下面介绍程序运行的情况。五、运行程序微型计算机的工作原理给计算机发出起动信号，控制器便按程序依次产生一个个控制字，一条接一条执行指令。CPU执行一条指令的时间叫一个指令周期。每个指令周期有取指和执指两个阶段