微機原理與接口技術(shù) 第1章 概述

1、計算機教研室計算機教研室鄭衛(wèi)娟鄭衛(wèi)娟第第1 1章章1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 計算機中的數(shù)據(jù)表示與編碼計算機中的數(shù)據(jù)表示與編碼1.3 1.3 微型計算機的邏輯電路基礎(chǔ)微型計算機的邏輯電路基礎(chǔ)1.4 1.4 微型計算機基本結(jié)構(gòu)與工作原理微型計算機基本結(jié)構(gòu)與工作原理1.5 1.5 例題解析例題解析第第1 1章章 緒緒 論論1.1 1.1 概述概述o 兩列火車相隔兩列火車相隔200公里，各以每小時公里，各以每小時50公里的速度，公里的速度，迎頭對開。一只蒼蠅從其中一列前端出發(fā)，以一小時迎頭對開。一只蒼蠅從其中一列前端出發(fā)，以一小時75公里的速率，在兩列車之間來來回回飛個不停，直公里的速率

2、，在兩列車之間來來回回飛個不停，直到兩車相撞、壓死蒼蠅為止。蒼蠅飛過的總距離是多到兩車相撞、壓死蒼蠅為止。蒼蠅飛過的總距離是多少少?o 現(xiàn)在使用的計算機現(xiàn)在使用的計算機,其基本工作原理是其基本工作原理是存儲程序存儲程序和和程序程序控制控制,它是由世界著名數(shù)學(xué)家它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮馮諾依曼諾依曼提出的。提出的。1.1 1.1 概述概述o 計算機系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的復(fù)雜的電子裝置，計算機系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的復(fù)雜的電子裝置，它能夠它能夠存儲程序存儲程序和和原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果中間結(jié)果和和最終運算最終運算結(jié)果，結(jié)果，并并自動完成自動完成運算，是一種能對各種數(shù)字化信息進行處理運算

3、，是一種能對各種數(shù)字化信息進行處理的的“信息處理機信息處理機”。1.1.1 1.1.1 微型計算機及其發(fā)展概況微型計算機及其發(fā)展概況o 1946年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計算機年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計算機ENIAC （電子數(shù)據(jù)積分器）（電子數(shù)據(jù)積分器）(馮馮.諾依曼？圖靈？諾依曼？圖靈？阿塔那索夫？）阿塔那索夫？）o 發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)生了微型計算機生了微型計算機n 微處理器微處理器（Microprocessor），簡稱），簡稱P或或MP，是由一片或幾片大，是由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運算器和控制器的中

4、央處理機部件，即規(guī)模集成電路組成的具有運算器和控制器的中央處理機部件，即CPU（Certal Processing Unit）。微處理器本身并不等于微型計算機，它）。微處理器本身并不等于微型計算機，它僅僅是微型計算機中央處理器，有時為了區(qū)別大、中、小型中央處理僅僅是微型計算機中央處理器，有時為了區(qū)別大、中、小型中央處理器（器（CPU）與微處理器，把前者稱為）與微處理器，把前者稱為CPU，后者稱為，后者稱為MPU（Microprocessing Unit）。）。n 微型計算機微型計算機（Microcomputer），簡稱），簡稱C或或MC，是指以微處理器，是指以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電

5、路制作的存儲器、輸入為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的存儲器、輸入/輸出接口電路及輸出接口電路及系統(tǒng)總線所組成的計算機。系統(tǒng)總線所組成的計算機。n 微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)（Microcomputer System），簡稱），簡稱CS或或MCS，是指以微型計算機為中心，以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路以及是指以微型計算機為中心，以相應(yīng)的外圍設(shè)備、電源、輔助電路以及控制微型計算機工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。控制微型計算機工作的系統(tǒng)軟件所構(gòu)成的計算機系統(tǒng)。 微型計算機微型計算機2.2. 微型計算機系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)微型計算機系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 字長字長 內(nèi)存容量內(nèi)存容量 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)

6、 運算速度運算速度 容許配置的外設(shè)數(shù)量容許配置的外設(shè)數(shù)量 系統(tǒng)軟件的配置系統(tǒng)軟件的配置3.3. 微型計算機的發(fā)展簡史微型計算機的發(fā)展簡史o 第第1 1代代：4 4位和低檔位和低檔8 8位微機位微機n I4004I4040I8008I4004I4040I8008o 第第2 2代代：中高檔：中高檔8 8位微機位微機n M6800M6800、 I8080I8080、Z80Z80、I8085I8085n Apple-II Apple-II 微機、微機、MCS-48MCS-48、MCS-51MCS-51系列系列o 第第3 3代代：1616位微機位微機 M68000M68000、Z8000Z8000n I

7、8086/ I8086/ 80888088 8028680286， IBM PCIBM PC系列機系列機o 第第4代代：32位微機位微機n I80386 80486 Pentium Pentium II Pentium III Pentium 4o 第第5代代：64位微機位微機n Titanium 、64位位RISC微處理器芯片微處理器芯片4.4. 微型計算機的新技術(shù)微型計算機的新技術(shù) 流水線技術(shù)流水線技術(shù) 芯片上存儲管理技術(shù)芯片上存儲管理技術(shù) 虛擬存儲管理技術(shù)虛擬存儲管理技術(shù) 并行處理的哈佛結(jié)構(gòu)并行處理的哈佛結(jié)構(gòu) RISC結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 整片集成技術(shù)整片集成技術(shù) 多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)1.1.2 1

8、.1.2 微型計算機的特點微型計算機的特點1.1. 功能強功能強2. 2. 可靠性高可靠性高3. 3. 價格低廉價格低廉4. 4. 適應(yīng)性強，系統(tǒng)設(shè)計靈活適應(yīng)性強，系統(tǒng)設(shè)計靈活5. 5. 周期短、見效快周期短、見效快6. 6. 體積小、重量輕、耗電省體積小、重量輕、耗電省7. 7. 維護方便維護方便1.21.2 計算機中的數(shù)據(jù)表示與編碼計算機中的數(shù)據(jù)表示與編碼 編碼編碼: 用少量、簡單的基本符號，選用一定的組合用少量、簡單的基本符號，選用一定的組合規(guī)則，來表示大量復(fù)雜多樣的信息。規(guī)則，來表示大量復(fù)雜多樣的信息。 在計算機中，廣泛采用的是僅用在計算機中，廣泛采用的是僅用“0”和和“1”兩個兩個基

9、本符號組成的基基本符號組成的基2碼，亦稱為二進制碼。這是由碼，亦稱為二進制碼。這是由于以下三個原因：于以下三個原因：n 基基2碼在物理上最容易實現(xiàn)。碼在物理上最容易實現(xiàn)。n 基基2碼用來表示二進制數(shù)，其編碼、加減運算規(guī)則簡單。碼用來表示二進制數(shù)，其編碼、加減運算規(guī)則簡單。n 基基2碼的兩個符號碼的兩個符號“1”和和“0”正好與邏輯數(shù)據(jù)正好與邏輯數(shù)據(jù)“真真”與與“假假”相對應(yīng)，為計算機實現(xiàn)邏輯運算帶來了方便。相對應(yīng)，為計算機實現(xiàn)邏輯運算帶來了方便。1.2.1 數(shù)和數(shù)制數(shù)和數(shù)制1. 數(shù)制與進位記數(shù)法數(shù)制與進位記數(shù)法 w 十進制十進制: 逢十進一逢十進一 0,1,9,10w二進制二進制: 逢二進一逢

10、二進一 0,1,10w八進制八進制: 逢八進一逢八進一 0,1,7,10w十六進制：十六進制：逢十六進一逢十六進一 0,1,9,A,B,C,D,E,F,10例例: (892)10 或或 (892)D例例: (10010)2 或或 (10010)B 例例: (71)8 或或 (71)O 例例: (3A)16 或或 (3A)H2. 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換w 二、八、十六進制二、八、十六進制 十進制十進制w 十進制十進制 二、八、十六進制二、八、十六進制w 二進制二進制 八、十六進制八、十六進制w 八、十六進制八、十六進制 二進制二進制(1) 二二(八、十六八、十六)進制進制 十進制十進制: 按權(quán)展開相加

11、按權(quán)展開相加w二進制：二進制：2n23 22 21 20 . 2-1 2-2 2-mw八進制：八進制：8n83 82 81 80 . 8-1 8-2 8-mw十六進制十六進制：16n163 162 161 160 . 16-1 16-2 16-m各種進制位權(quán)如下各種進制位權(quán)如下:(1101.1)2 =123+122+021+120+12-1= (13.5)10(371.2)8 =3 82+7 81+1 80+2 8-1= 192+56+1+0.25=(249.25)10(4E.8)16 =4 161+14 160+8 16-1= 64+14+0.5=(78.5)10整數(shù)部分整數(shù)部分: 除除 2

12、 (8,16) 取余取余 小數(shù)部分小數(shù)部分: 乘乘 2 (8,16) 取整取整(2) 十進制十進制 二、八、十六進制二、八、十六進制 例例 (77.25)10 = (1001101 . 01)2 = (115 . 2)8 = (4D . 4)167 7 0 . 2 5 20 . 5 0 21 . 0 01001101. 01(77.25)10 = ()2余數(shù)余數(shù)23 8(11 9 2(029(124(122(021(02 0 (17 7115. 0 . 2 5 82 . 0 02(77.25)10 = ()8余數(shù)余數(shù)89( 581( 180( 14D. 0 . 2 5 164 . 0 04(7

13、7.25)10 =()16 余數(shù)余數(shù)7 7164( 13160( 4(3) 二進制二進制八進制八進制: 3位合并成位合并成1位位十六進制十六進制: 4位合并成位合并成1位位例例:(1 0 0 1 1 0 1 . 0 1 )25112(1 0 0 1 1 0 1 . 0 1 )2D44= ()8115.2= ()164D.4例例:(1 1 5 . 2 )8 = ()21 001 101.010(4 D . 4 )16 = ()2100 1101.0100八進制八進制十六進制十六進制 二進制二進制1位拆分為位拆分為3位位1位拆分為位拆分為4位位(4)1.2.2 計算機中帶符號數(shù)的表示方法計算機中帶

14、符號數(shù)的表示方法 機器碼：機器碼：數(shù)值在計算機中的表示形式數(shù)值在計算機中的表示形式 (二進制二進制)。例：例： 1001 1100機器數(shù)的特點：機器數(shù)的特點： 表示的數(shù)的范圍受計算機字長的限制；表示的數(shù)的范圍受計算機字長的限制； 例例 計算機字長為計算機字長為8位時位時, 無符號數(shù)的范圍是無符號數(shù)的范圍是 0000 00001111 1111 （0255） 符號位被數(shù)字化符號位被數(shù)字化 （正號：（正號：0 負號：負號：1） 小數(shù)點處于約定的位置小數(shù)點處于約定的位置例例 計算機字長為計算機字長為8位時位時, 有符號數(shù)的范圍是有符號數(shù)的范圍是 1 111 11110 111 1111（-127+1

15、27）定點數(shù)：小數(shù)點的位置固定不變。定點數(shù)：小數(shù)點的位置固定不變。浮點數(shù)：小數(shù)點的位置允許浮動。浮點數(shù)：小數(shù)點的位置允許浮動。原碼原碼反碼反碼補碼補碼機器數(shù)的三種表示機器數(shù)的三種表示原原 碼碼 表示方法表示方法符號位用符號位用0或或1表示，數(shù)值部分不變表示，數(shù)值部分不變例例: (設(shè)機器字長為設(shè)機器字長為8位位) 13的原碼為的原碼為 0 0001101 -13的原碼為的原碼為 1 0001101 0的原碼表示的原碼表示(兩種方法兩種方法)+0原原=00000000-0 原原=10000000反反 碼碼 表示方法表示方法 0的反碼表示的反碼表示(兩種方法兩種方法)X0時，時，X反反= X原原X0

16、時，時，X補補= X原原X0時，時，X補補= X反反+1+0補補=00000000-0補補=11111111+1=00000000例例1.11 機器字長機器字長n=8位，位，x=+56D，求，求x補，結(jié)果用十六進制表示。補，結(jié)果用十六進制表示。解解 : 因為機器字長是因為機器字長是8位，其中符號占了位，其中符號占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占7位：位： +56D=+0111000B，則，則+56補補=0 0111000B=38H例例1.12 機器字長機器字長n=8位，位，x= - 56D ，求，求x補，結(jié)果用十六進制表示。補，結(jié)果用十六進制表示。解解: 因為機器字長是因為機器字長

17、是8位，其中符號占了位，其中符號占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占7位：位： -56D= - 0111000B，則，則-56補補=1 1001000B=0C8H注意：匯編語言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定注意：匯編語言中，為了區(qū)別指令碼和數(shù)據(jù)，規(guī)定AF開始的數(shù)據(jù)開始的數(shù)據(jù)前面加零。前面加零。例例 題題例例1.13 機器字長機器字長n=16位，位，x=+56D，求，求x補，結(jié)果用十六進制表示。補，結(jié)果用十六進制表示。解解: 因為機器字長是因為機器字長是16位，其中符號占了位，其中符號占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占15位：位： +56D=+111000B=+000 00

18、00 0011 1000， 則則+56補補=0 000 0000 0011 1000B=0038H例例1.14 機器字長機器字長n=16位，位，x=-56D ，求，求x補，結(jié)果用十六進制表示。補，結(jié)果用十六進制表示。 解解: 因為機器字長是因為機器字長是16位，其中符號占了位，其中符號占了1位，所以數(shù)值部分應(yīng)占位，所以數(shù)值部分應(yīng)占15位：位： -56D=-111000B=-000 0000 0011 1000， 則則-56補補=1 111 1111 1100 1000B=0FFC8H 例例 題題 補碼加法補碼加法X+Y補補 = X補補 + Y補補 （mod 2n） 補碼減法補碼減法X-Y補補

19、= X補補 + -Y補補二進制數(shù)補碼的運算二進制數(shù)補碼的運算例例1.15用補碼進行下列運算：用補碼進行下列運算：(+33)+(+15)；(-33)+(+15)；(+33)+(-15)；(-33)+(-15)。解解+33D=+0100001B，+33補補 = 0 0100001+15D=+0001111B，+15補補 = 0 0001111-33D=-0100001B，-33補補 = 1 1011111-15D=-0001111B，-15補補 = 1 1110001 0 0100001 +33補補 1 1011111-33補補+0 0001111+15補補 + 0 0001111+15補補0 0

20、110000+48補補 1 1101110-18補補 0 0100001 +33補補1 1011111 -33補補+ 1 1110001 -15補補 +1 1110001 -15補補(1) 0 0010010 +18補補 (1) 1 1010000 -48補補進位，丟掉進位，丟掉進位，丟掉進位，丟掉進位，丟掉進位，丟掉例例1.17設(shè)設(shè)x= +64D，y = +10D，用補碼計算，用補碼計算x-y，結(jié)果用十進制形式表示。，結(jié)果用十進制形式表示。解解x=+1000000B，x補補 = 0 1000000y=+0001010B，-y補補= 1 11101100 1000000 x補補 + 1 111

21、0110-y補補 (1) 0 0110110 x-y補補x-y補補= 0 0110110所以所以x-y= + 0110110B=+54D(1)定點純整數(shù)：小數(shù)點的位置在所有數(shù)字之后定點純整數(shù)：小數(shù)點的位置在所有數(shù)字之后(2)定點純小數(shù)：小數(shù)點的位置在所有數(shù)字之前定點純小數(shù)：小數(shù)點的位置在所有數(shù)字之前1.2.3 定點數(shù)與浮點數(shù)定點數(shù)與浮點數(shù)階符階符階碼階碼數(shù)符數(shù)符尾數(shù)尾數(shù)定點純整數(shù)定點純整數(shù)定點純小數(shù)定點純小數(shù)0 或或 1(3) 浮點數(shù)浮點數(shù)011010111. BCD碼碼(二二十進制碼十進制碼)w是一種用二進制編碼表示十進制數(shù)的編碼方法是一種用二進制編碼表示十進制數(shù)的編碼方法w最常用的最常用的

22、BCD碼是碼是8421碼碼(2421碼，余碼，余3碼）。碼）。用用4位二進制編碼表示位二進制編碼表示1位十進制數(shù)位十進制數(shù).例如例如: (5 2 9)10=(0101 0010 1001)BCD1.2.4 十進制數(shù)的編碼十進制數(shù)的編碼2. BCD碼的加減運算碼的加減運算 BCD碼的運算規(guī)則：當(dāng)兩個碼的運算規(guī)則：當(dāng)兩個BCD碼相加，如果和等碼相加，如果和等于或小于于或小于1001，即，即9H，不需要修正；如果相加之和在，不需要修正；如果相加之和在1010到到1111即即0AH0FH之間，則需加之間，則需加6H加以修加以修正；如果相加時本位產(chǎn)生了進位，則需加正；如果相加時本位產(chǎn)生了進位，則需加6H

23、加以修正。加以修正。 例例1.20利用BCD碼計算4+5。解(4)BCD=0100，(5)BCD=0101運算過程如下： 0 1 0 04+）0 1 0 15 1 0 0 19例例1.21利用BCD碼計算計算5+7。解(5)BCD=0101，(7)BCD=0111運算過程如下：例例1.22利用BCD碼計算計算8+9。解(8)BCD=1000，(9)BCD=1001運算過程如下： 1 0 0 08+） 1 0 0 1910 0 0 1 結(jié)果大于9+） 0 1 1 0 加6修正10 1 1 117 0 1 0 15+）0 1 1 17 1 1 0 0結(jié)果大于9+）0 1 1 0 加6修正 10 0

24、 1 012(進位)1.2.5 ASCII1.2.5 ASCII字符代碼字符代碼1.ASCII1.ASCII碼碼 西文字符在計算機內(nèi)的二進制表示西文字符在計算機內(nèi)的二進制表示兩種版本兩種版本編碼順序編碼順序7 7位版本：用位版本：用7 7個二進制位代表一個字符個二進制位代表一個字符(128(128個個) )8 8位版本位版本: :控制字符空格數(shù)字控制字符空格數(shù)字0909大寫字母大寫字母AZAZ小寫字母小寫字母azaz1.3 1.3 微型計算機的邏輯電路基礎(chǔ)微型計算機的邏輯電路基礎(chǔ)1.3.1 1.3.1 觸發(fā)器觸發(fā)器o 觸發(fā)器（觸發(fā)器（TriggerTrigger）是計算機的記憶裝置的基本單元，

25、也是）是計算機的記憶裝置的基本單元，也是構(gòu)成時序電路的基礎(chǔ)。在計算機中用觸發(fā)器來存儲數(shù)據(jù)，構(gòu)成時序電路的基礎(chǔ)。在計算機中用觸發(fā)器來存儲數(shù)據(jù)，1 1個觸發(fā)器存儲個觸發(fā)器存儲1 1位二進制數(shù)位二進制數(shù)。o 觸發(fā)器的種類很多。按時鐘控制方式分，有電位觸發(fā)、邊觸發(fā)器的種類很多。按時鐘控制方式分，有電位觸發(fā)、邊沿觸發(fā)、主從觸發(fā)等方式。按功能分類，有沿觸發(fā)、主從觸發(fā)等方式。按功能分類，有R-SR-S型、型、D D型、型、J-KJ-K型等。型等。1.3.2 1.3.2 寄存器寄存器 寄存器（寄存器（RegisterRegister）用于暫存數(shù)據(jù)、指令等。它是由觸）用于暫存數(shù)據(jù)、指令等。它是由觸發(fā)器和一些控制

26、門組成的。發(fā)器和一些控制門組成的。1 1個觸發(fā)器就是一個個觸發(fā)器就是一個1 1位寄存器，位寄存器，由由n n個觸發(fā)器可以組成個觸發(fā)器可以組成1 1個個n n位寄存器位寄存器。 1.1.緩沖寄存器緩沖寄存器（BufferBuffer） 用以暫存某個數(shù)據(jù)，以便在適當(dāng)?shù)臅r間節(jié)拍和給定的計用以暫存某個數(shù)據(jù)，以便在適當(dāng)?shù)臅r間節(jié)拍和給定的計算步驟將數(shù)據(jù)輸入或輸出到其它記憶元件中去。算步驟將數(shù)據(jù)輸入或輸出到其它記憶元件中去。 2.2.移位寄存器移位寄存器（Shifting RegisterShifting Register） 具有數(shù)碼寄存和移位兩個功能。在移位脈沖的作用下，具有數(shù)碼寄存和移位兩個功能。在移位

27、脈沖的作用下，能將其所存儲的數(shù)據(jù)逐位向或向右移動，以達到計算機在運能將其所存儲的數(shù)據(jù)逐位向或向右移動，以達到計算機在運行過程中所需的功能。行過程中所需的功能。3. 3. 計數(shù)器計數(shù)器（Counter） 是計算機、數(shù)字儀表中常用的一種電路。它也是由若是計算機、數(shù)字儀表中常用的一種電路。它也是由若干個觸發(fā)器組成的寄存器，當(dāng)一個計數(shù)脈沖到達時，它會干個觸發(fā)器組成的寄存器，當(dāng)一個計數(shù)脈沖到達時，它會按二進制數(shù)的規(guī)律累計脈沖數(shù)，使存儲在其中的數(shù)字加按二進制數(shù)的規(guī)律累計脈沖數(shù)，使存儲在其中的數(shù)字加1 1。4. 4. 累加器累加器（Accumulator） 是一個由多個觸發(fā)器組成的多位寄存器，它并不進行是一

28、個由多個觸發(fā)器組成的多位寄存器，它并不進行加法運算，而是用以暫存每次在加法運算，而是用以暫存每次在ALUALU中計算的中間結(jié)果。中計算的中間結(jié)果。1.3.3 1.3.3 三態(tài)電路三態(tài)電路o由于記憶元件是由觸發(fā)器組成的，而觸發(fā)器只有兩個狀態(tài)：由于記憶元件是由觸發(fā)器組成的，而觸發(fā)器只有兩個狀態(tài)：0和和1，所以每條信號傳輸線只能傳送一個觸發(fā)器的信息（所以每條信號傳輸線只能傳送一個觸發(fā)器的信息（0或或1）。如果）。如果一條信號傳輸線即能與一個觸發(fā)器接通，也可以與其斷開而與另一條信號傳輸線即能與一個觸發(fā)器接通，也可以與其斷開而與另外一個觸發(fā)器接通，則一條信息傳輸線就可以傳輸任意多個觸發(fā)外一個觸發(fā)器接通，

29、則一條信息傳輸線就可以傳輸任意多個觸發(fā)器的信息了。三態(tài)輸出電路（或稱三態(tài)門）就是為了達到這個目器的信息了。三態(tài)輸出電路（或稱三態(tài)門）就是為了達到這個目的而設(shè)計的。的而設(shè)計的。o三態(tài)輸出電路的符號如圖三態(tài)輸出電路的符號如圖1.12所示。當(dāng)選通端所示。當(dāng)選通端E為高電平時，為高電平時，A的兩種可能的電平（的兩種可能的電平（0和和1）都可以順利的通到）都可以順利的通到B端去，即端去，即E=1時，時，B=A。當(dāng)選通端。當(dāng)選通端E為低電平時，為低電平時，A端與端與B端是不相通的，即它們端是不相通的，即它們之間存在著高阻狀態(tài)。之間存在著高阻狀態(tài)。1.3.4 1.3.4 譯碼器譯碼器74LS138 74LS

30、138 o 常見的二進制集成譯碼器有常見的二進制集成譯碼器有2 2：4 4譯碼器、譯碼器、3 3：8 8譯碼器、譯碼器、和和4:164:16譯碼器。下面以譯碼器。下面以3 3：8 8譯碼器為例說明譯碼器的譯碼器為例說明譯碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理。結(jié)構(gòu)和工作原理。o 3 3：8 8譯碼器的輸入是譯碼器的輸入是3 3位位2 2進制代碼，分別用進制代碼，分別用A2A2、A1A1、A0A0表示，有表示，有8 8種不同的狀態(tài)組合種不同的狀態(tài)組合000000、001001、010111010111，分別譯成分別譯成Y0Y0、Y1Y1、Y2Y7Y2Y7共共8 8個輸出。個輸出。o 譯碼器可以用來作多路分配器、地

31、址譯碼器、或?qū)崿F(xiàn)譯碼器可以用來作多路分配器、地址譯碼器、或?qū)崿F(xiàn)邏輯函數(shù)等。邏輯函數(shù)等。 1.4 1.4 微型計算機基本結(jié)構(gòu)與工作原理微型計算機基本結(jié)構(gòu)與工作原理1.4.1 1.4.1 微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算機系統(tǒng)的組成計計算算機機系系統(tǒng)統(tǒng)硬件硬件軟件軟件主機主機外部輸入輸出設(shè)備外部輸入輸出設(shè)備CPU存儲器存儲器運算器運算器控制器控制器ROMRAM系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件1. 1. 馮馮諾依曼計算機諾依曼計算機馮馮諾依曼結(jié)構(gòu)的基本思想諾依曼結(jié)構(gòu)的基本思想 計算機至少由五部分組成計算機至少由五部分組成 指令和數(shù)據(jù)均以二進制方式存放在同一個指令和數(shù)據(jù)均以二進制方式存放在同一個存儲器中存

32、儲器中運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備存儲器存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備運算器運算器控制器控制器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流馮馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)諾依曼計算機結(jié)構(gòu) w運算器運算器: 處理算術(shù)運算和邏輯運算處理算術(shù)運算和邏輯運算,簡稱算邏單元簡稱算邏單元 (ALU)w控制器控制器: 保證計算機系統(tǒng)的各個部件正確有序地執(zhí)行程序保證計算機系統(tǒng)的各個部件正確有序地執(zhí)行程序 w存儲器存儲器: 存儲程序和數(shù)據(jù)存儲程序和數(shù)據(jù). 分為內(nèi)部存儲器和外部存儲器分為內(nèi)部存儲器和外部存儲器.w輸入設(shè)備輸入設(shè)備: 接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)

33、和程序,并將其轉(zhuǎn)換并將其轉(zhuǎn)換 為二進制編碼為二進制編碼.w輸出設(shè)備輸出設(shè)備: 將計算機的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為人或其他設(shè)備可以將計算機的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換為人或其他設(shè)備可以 接收或識別的信息形式接收或識別的信息形式.馮馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)諾依曼計算機結(jié)構(gòu) 2. 2. 現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng)現(xiàn)代微型計算機系統(tǒng) 以存儲器為中心的計算機系統(tǒng)以存儲器為中心的計算機系統(tǒng)定義定義類型類型v連接連接CPU與與IOv 提供外設(shè)訪問內(nèi)存和提供外設(shè)訪問內(nèi)存和CPU資源的通道資源的通道v 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(DB): 傳送程序或數(shù)據(jù)傳送程序或數(shù)據(jù)v 地址總線地址總線(AB): 傳送內(nèi)存地址傳送內(nèi)存地址 ( 注意注意:最大尋址空間的計算方

34、法最大尋址空間的計算方法)v 控制總線控制總線(CB): 傳送各種控制信息傳送各種控制信息(2) 總線總線(3). I/O 接口接口定義定義類型類型v主機與外部設(shè)備互連的對接部分主機與外部設(shè)備互連的對接部分v 串行口串行口v 并行口并行口v USBUSB口口(Universal Serial Bus (Universal Serial Bus 通用串行總線通用串行總線) )CPUCache(高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器)內(nèi)部存儲器內(nèi)部存儲器外部存儲器外部存儲器(軟盤、硬盤等軟盤、硬盤等) 存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)微型計算機的三級存儲結(jié)構(gòu)微型計算機的三級存儲結(jié)構(gòu)3. 3. 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能微

35、處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能 累加器和算術(shù)邏輯運算部件累加器和算術(shù)邏輯運算部件累加器和算術(shù)邏輯運算部件累加器和算術(shù)邏輯運算部件主要用來完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算。主要用來完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算。 寄存器陣列寄存器陣列 通用寄存器組：可由用戶靈活支配，用來存放參與運算的數(shù)通用寄存器組：可由用戶靈活支配，用來存放參與運算的數(shù)據(jù)或地址信息。據(jù)或地址信息。 地址寄存器（地址寄存器（ARAR）：專門用來存放地址信息的寄存器。）：專門用來存放地址信息的寄存器。 程序計數(shù)器（程序計數(shù)器（PCPC）：它的作用是指明下一條指令在存儲器中）：它的作用是指明下一條指令在存儲器中的地址。每取一個指令字節(jié)，的地址。每取一個指令字節(jié)，PCPC自動加自動加1 1，如果程序需要轉(zhuǎn)移或分支，如果程序需要轉(zhuǎn)移或分支，只要把轉(zhuǎn)移地址放入只要把轉(zhuǎn)移地址放入PCPC即可。即可。3. 3. 微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基本功能 指令控制部件指令控制部件 指令寄存器（指令