第2章 微型计算机组成及微处理器编程结构1

1、第2章 微型计算机组成及微型计算机组成及微处理器编程结构微处理器编程结构从存储器中从存储器中取被乘数取被乘数25、乘数乘数3，以，以及乘法指令及乘法指令在运算在运算器中得器中得乘积乘积75存放乘存放乘积积75从存储器中从存储器中取被减数取被减数86、减数减数75，以，以及减法指令及减法指令在运算在运算器中得器中得结果结果11存放最存放最后结果后结果从输入设从输入设备键盘输备键盘输入程序和入程序和数据，到数据，到存储器中存储器中送入送入运算器运算器送回送回存储器存储器送入送入运算器运算器送回送回存储器存储器输出最输出最后结果后结果到输出到输出设备设备执行程序：86-25?3数据流数据流控制流控制

2、流输输入入设设备备控制器控制器输输出出设设备备运算器运算器ALU 存储器存储器数据流控制流 CPU控制器控制器读读指指令令读读取取的的指指令令操操作作数数结结果果 存储器存储器状状态态寄存器寄存器运算器运算器运算运算命令命令读读数数据据ALU控制器控制器加法器加法器9操作数 RAM寄存器寄存器2寄存器寄存器7结结果果运算器是如何得运算器是如何得到数据呢？到数据呢？ 它怎么知道要操它怎么知道要操作的是逻辑运算还是作的是逻辑运算还是算术运算呢？算术运算呢？RAM 控制器控制器指令指针指令指针M1 指令寄存器指令寄存器 两数相加两数相加ALU2.2 2.2 计算机系统的组成计算机系统的组成硬件硬件软

3、件软件输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔等输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔等输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等存储器存储器 外存外存软盘、硬盘、光盘、磁带等软盘、硬盘、光盘、磁带等 内存内存RAM，ROM，Cache等等总线总线输入输出接口输入输出接口运算器运算器控制器控制器 操作系统：操作系统：MS-DOS，Windows等等系统软件系统软件 语言处理系统：语言处理系统：C，BASIC，Java等等 数据库管理系统：数据库管理系统：Access等等 各种字处理软件：各种字处理软件：Word,WPS等等 应用软件应用软件 电子

4、表格软件：电子表格软件：Excel等等 用户开发的各类软件：档案管理等用户开发的各类软件：档案管理等CPU主机主机外设外设2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构1.控制器控制器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构2.运算器运算器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构输输入入设设备备控制器控制器运算器运算器ALU 存储器存储器数据流控制流 CPU中央处理器（中央处理器（CPU: Central Processing Unit）信息命令指令、数据结果3.存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构n内存储器（内存、主存）内存储器（内存、主存）外存储器（外存

5、、辅助存储器）外存储器（外存、辅助存储器）按与主机的关系来分按与主机的关系来分存储器分类存储器分类3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构 设在计算机主机中，存放设在计算机主机中，存放当前运行当前运行的程序和数的程序和数据，直接与据，直接与CPU交换信息。交换信息。3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构 设在计算机主机外部，存放设在计算机主机外部，存放当前暂时不用的当前暂时不用的信信息，等需要时才调入内存。息，等需要时才调入内存。3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构硬盘 19731973年，年，IBMIBM推出第一台

6、采用推出第一台采用“温彻斯特温彻斯特(Winchester)(Winchester)”技术的硬盘：技术的硬盘：密封、固定、高速旋转密封、固定、高速旋转镀磁镀磁盘片，磁头沿盘片径向移动。磁头悬浮在高速旋转盘片上盘片，磁头沿盘片径向移动。磁头悬浮在高速旋转盘片上方方(0.01m(0.01m），不与盘片接触。），不与盘片接触。3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构硬盘接口标准：nIDE ：基本淘汰：基本淘汰n SATA：主流：主流nSCSI SCSISCSI接口的硬盘较贵，传输速度更快，接口的硬盘较贵，传输速度更快，CPUCPU占占用率低，需购买用率低，需购买SCSISCS

7、I卡，适用于服务器。卡，适用于服务器。3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构移动存储器移动存储器闪存盘（闪存盘（8MB8MB2GB2GB）移动硬盘移动硬盘(10GB60GB)(10GB60GB)3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构光盘光盘3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构返回内存的存取速度外存的存取速度外存特点：外存特点： 比内存慢、容量大、价格低比内存慢、容量大、价格低内存的特点：存取速度快、容量小、价格高内存的特点：存取速度快、容量小、价格高内存按读写功能又分为：内存按读写功能又分为：n随机存储器（随机存储

8、器（RAM:Random Access Memory）n只读存储器（只读存储器（ROM:Read Only Memory）存储器分类存储器分类3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构RAM：既能读出也能写入，存放用户程序和数据，：既能读出也能写入，存放用户程序和数据， 只能在电源电压正常时才能工作，其中的只能在电源电压正常时才能工作，其中的 信息可以随时改写，信息可以随时改写，断电后，里面的信息断电后，里面的信息 会丢失。会丢失。计算机概述3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构ROM：是只能读出而不能写入的存储器，通常存：是只能读出而不能写入的

9、存储器，通常存 放固定不变不需修改的程序。比如计算机放固定不变不需修改的程序。比如计算机 启动的引导程序、启动后的检测程序、系启动的引导程序、启动后的检测程序、系 统的基本输入统的基本输入/输出程序等重要信息。输出程序等重要信息。断电断电 后，其中的信息不丢失。后，其中的信息不丢失。基本输入输出程序3.存储器存储器2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构是人和计算机交往的桥梁，我们通常把它们合在一是人和计算机交往的桥梁，我们通常把它们合在一起称为：输入起称为：输入/输出设备或输出设备或I/O（Input/Output）设备。设备。把把I/O设备设备和和外存外存统称为计算机的外部设备（简

10、称统称为计算机的外部设备（简称外设）。外设）。2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构 存存储储器器输入输入设备设备 作用：作用： 把信息转变成计算机能接收的电信号送入计算机把信息转变成计算机能接收的电信号送入计算机 输入内容：输入内容： 数字和文字、位置和命令、图形、声音、视频、温度、压数字和文字、位置和命令、图形、声音、视频、温度、压力力信息电信号2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构 键盘、写字板、鼠标、触摸屏、扫描仪、键盘、写字板、鼠标、触摸屏、扫描仪、数码相机、麦克风、数码相机、麦克风、MIDI乐器、摄像机、传乐器、摄像机、传感器感器2.2.1 计算机硬件基本结构计

11、算机硬件基本结构2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构键盘键盘(101,104(101,104，107107键盘键盘) )人体工学键盘人体工学键盘2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构需要专门的手写汉字识别软件支持需要专门的手写汉字识别软件支持2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构 存存储储器器作用：作用： 把计算机处理好的结果，转变成人所要求的并且可识把计算机处理好的结果，转变成人所要求的并且可识别的形式别的形式( (文本、声音、动画、图像文本、声音、动画、图像) )表达出来。表达出来。 输出输出设备设备运算结果人

12、所识别的形式2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构计算机显示系统通常由两部分组成：计算机显示系统通常由两部分组成： 监视器（监视器（Monitor） CRT（阴极射线管）（阴极射线管） LCD（Liquid Crystal Display） 显示控制器（显示卡、图形卡、视频卡）显示控制器（显示卡、图形卡、视频卡） 有的集成在主板上有的集成在主板上显示器显示器日常所说的日常所说的“显示器显示器”2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构显示器、打印机、绘图仪、音箱显示器、打印机、绘图仪、音箱2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构CRTLCD2.2.1 计算机硬件基本结构

13、计算机硬件基本结构按印字方法可以分为：按印字方法可以分为： 击打式和非击打式击打式和非击打式常用：常用： 针式打印机、喷墨打印机、激光打印机针式打印机、喷墨打印机、激光打印机2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构365.总线总线n基本概念n分类n常用系统总线结构n 总线功能2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构37（1 1） 基本概念基本概念n总线： 是一组导线和相关的控制、驱动电路的集合。是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的通道。地址总线（地址总线（AB）数据总线（数据总线（DB）控制总线（控制总线（CB）2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构38（

14、2）总线分类CPU总线总线系统总线系统总线外部总线外部总线片内总线片内总线片外总线片外总线按相对按相对CPU的位置分的位置分按层次结构分按层次结构分2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构39（3）总线的系统结构n单总线结构CPU M M I/O I/O I/O2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构40n多总线结构多总线结构面向面向CPU的双总线结构的双总线结构面向主存的双总线结构面向主存的双总线结构双总线结构双总线结构多总线结构多总线结构2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构41面向面向CPUCPU的双总线结构的双总线结构n存储器与存储器与I/O接口间无直接通道接

15、口间无直接通道CPU M I/O I/O I/On多总线结构多总线结构 双总线结构双总线结构 42面向存储器的双总线结构面向存储器的双总线结构n在单总线结构基础上增加一条在单总线结构基础上增加一条CPU到存储到存储器的高速总线器的高速总线CPU M I/O I/O I/On多总线结构多总线结构 双总线结构双总线结构 43现代微机中的多总线结构现代微机中的多总线结构CPU北桥芯片显示接口南桥芯片鼠标/键盘串/并行接口Cache主内存PCI-E总线PCI总线存储总线PCI接口PCI接口USB接口SATA接口前端总线n多总线结构多总线结构 多总线结构多总线结构 44（4）总线的基本功能）总线的基本功

16、能n数据传送数据传送n仲裁控制仲裁控制n出错处理出错处理n总线驱动总线驱动5.总线总线2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构456.6.输入输入/ /输出接口输出接口n接口是CPU与外部设备间的桥梁CPUI/OI/O接口接口外外设设2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构46(1) (1) 接口的分类接口的分类串行接口串行接口并行接口并行接口数字接口数字接口模拟接口模拟接口输入接口输入接口输出接口输出接口2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构47(2)(2)接口的功能接口的功能n数据缓冲寄存；数据缓冲寄存；n信号电平或类型的转换；信号电平或类型的转换；n实现主机与外

17、设间的运行匹配。实现主机与外设间的运行匹配。2.2.1 计算机硬件基本结构计算机硬件基本结构1. 软件1.2.4 计算机的软件系统 是指使计算机运行所需的各种是指使计算机运行所需的各种程序、数据程序、数据及其有关文档及其有关文档的集合。的集合。 程序程序 + + 数据数据 + + 文档文档 功能：功能： 用户与计算机硬件的桥梁。用户与计算机硬件的桥梁。 计算机硬件 (裸机)软软件件系系统统2.2.2计算机软件系统计算机软件系统软件软件系统软件系统软件应用软件应用软件操作系统操作系统数据库系统数据库系统语言处理程序（编译和解释系统）语言处理程序（编译和解释系统）用户定制（工资管理程序用户定制（工

18、资管理程序,图书检索程图书检索程序、生产控制等）序、生产控制等）系统服务程序（诊断、排错、编辑）系统服务程序（诊断、排错、编辑）通用应用软件（通用应用软件（WORD、EXCEL、PhotoShop、AutoCAD、CorelDraw、PowerPoint、 KV3000等）等）2.2.2计算机软件系统计算机软件系统I I）计算机语言）计算机语言三个发展阶段：机器语言三个发展阶段：机器语言 汇编语言汇编语言 高级语言高级语言1）计算机语言及语言处理程序计算机语言及语言处理程序本课相关软件知识充电本课相关软件知识充电2.2.2计算机软件系统计算机软件系统1)1)机器语言：机器语言： 第一代语言，由

19、第一代语言，由 0 0、1 1 代码组成，机器能直接执代码组成，机器能直接执行的语言行的语言2)2)汇编语言：汇编语言： 第二代语言，也称符号语言，便于识别记忆，用第二代语言，也称符号语言，便于识别记忆，用助记符表示一条机器指令。（例：助记符表示一条机器指令。（例：0000010000001010 0000010000001010 ADD AL,10-ALADD AL,10-AL的内容加的内容加1010，和值放在，和值放在ALAL中）中）I）计算机语言）计算机语言2.2.2计算机软件系统计算机软件系统3)3)高级语言高级语言: : 第三代语言，算法语言，与人们日常熟悉的自然第三代语言，算法语言

20、，与人们日常熟悉的自然语言和数学语言更接近。语言和数学语言更接近。0000010000001010ADD AL, 10I=I+10I）计算机语言）计算机语言2.2.2计算机软件系统计算机软件系统 FORTRAN FORTRAN语言语言 FORmula TRANslation(公式翻译)应用于大型科学与工程计算 PascalPascal语言语言 开发于1971年，用于帮助学生学习编程语言C C、C+(C+(对对C C语言的扩充语言的扩充) )BasicBasic语言：语言： QBasic、TurboBasic、VisualBasic Java(Java(用于网络环境下开发用于网络环境下开发) ) 1995年Sun公司常见高级语言常见高级语言2.2.2计算机软件系统计算机软件系统源程序源程序语言处理程序语言处理程序（翻译程序）（翻译程序）机器语言程序机器语言程序（目标程序）（目标程序）n语言处理程序（翻译程序）语言处理程序（翻译程序） 是指一个把源程序翻译（编译、解释）成机器语言程序是指一个把源程序翻译（编译、解释）成机器语言程序的程序的程序n源程序源程序 用汇编语言或高级语言编写的有待翻译的程序用汇编语言或高