第二章计算机的工作原理与指令系统 本章主要内容 作业题58页 计2.1计算机系统的硬件结构 1-5、7-12、14-16、 18-21、25-2733-35 计犷机的五大主要鄧件、总能结构。 机22c叫的组成与工作原理 硬 4CPU的组成、工作原理,数据表示、编码和算, CPU控制,X86结构。 2.3内存的组成及读写原理 内存组成和基本结构,涣写方式,内存与CPU的接口 堆栈操作。 基24指令系统 指令系統的概念,寻址,x86指令系統简介。 2.5计算机的工作过程 cPU的基本工作过程 第1页
第 1 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 第二章 计算机的工作原理与指令系统 本章主要内容 2.1 计算机系统的硬件结构 计算机的五大主要部件、总线结构。 2.2 CPU的组成与工作原理 CPU的组成、工作原理，数据表示、编码和运算， CPU控制，x86结构。 2.3 内存的组成及读写原理 内存组成和基本结构，读写方式，内存与CPU的接口， 堆栈操作。 2.4 指令系统 指令系统的概念，寻址，x86指令系统简介。 2.5 计算机的工作过程 CPU的基本工作过程 作业题 58页 1-5、7-12、14-16、 18-21、25-27、33-35
2.1计算机系统的硬件结构 2.1.1计算机的主要部件 计算机五大基本部件 计()运算器 CPU=运算器+控制器+寄存器 Central Processing Unit 执行全部的算术和逻辑 ⅥPU=一块C的CPU 平运算。 Micro Processing Unit 机(2控制器 硬计算机的控制中心,控 制和同步其他各个部件。 输入设备外存储器Ki输出设 外设 (3)存储器 故 计算机的主要记忆部件 术以字节为单位的、线性编 内存储器 址的二进制记忆部件 (4)输入、输出设备 主机 运算器 控制器 通过接口电路连接到总 数据 线的计算机外部设备 cPI地址或指全 第2页
第 2 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 2.1 计算机系统的硬件结构 2.1.1 计算机的主要部件 计算机五大基本部件： 运算器 控制器 内存储器 输入设备 输出设 备 外存储器 控制 数据 CPU 地址或指令 主 机 外 设 存储器 CPU 主 机 外 设 CPU = 运算器+控制器+寄存器 Central Processing Unit MPU = 一块IC的CPU Micro Processing Unit ⑴运算器 执行全部的算术和逻辑 运算。 ⑵控制器 计算机的控制中心，控 制和同步其他各个部件。 ⑶存储器 计算机的主要记忆部件， 以字节为单位的、线性编 址的二进制记忆部件。 ⑷输入、输出设备 通过接口电路连接到总 线的计算机外部设备
2.1.2计算机的总线结构 总线Us):能为多个部件服务的公共信息传送线路,分时地 发送与接收各部件的信息。 总线信息:地址信息(地址总线)、数据信息(数据总线)和控制 平信息(控制总线) 机≯地址总线AB:单向,用于向内存、外部姗口传输地扯信鳥。 >数据总线(DB:双血,传输各种数据信息 硬 控制总线(CB):传输控制信息。包括读写、中斷瞢。 故 系统总线 接口 接口 CPU 内存 外部设备 外部设备 单总线结构 第3页
第 3 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 2.1.2 计算机的总线结构 总线(BUS)：能为多个部件服务的公共信息传送线路，分时地 发送与接收各部件的信息。 总线信息：地址信息(地址总线)、数据信息(数据总线)和控制 信息(控制总线) ➢ 地址总线(AB)：单向，用于向内存、外部端口传输地址信息。 ➢ 数据总线(DB)：双向，传输各种数据信息。 ➢ 控制总线(CB)：传输控制信息。包括读写、中断等。 系统总线 CPU 内存 接口 外部设备 接口 …. 外部设备 单总线结构
2.1.2计算机的总线结构 连接到总线上的设备主要有: 计>cPU一般情况下总线由CPU控制 算>内部存储器一一是完全被动的总线设备 机)接口电路—所有外部设备必须通过接口电路连接到计算 硬 机,不同的接口电路可能拥有不同的端口地址、中断等。 总线的特点—公共性、高速性、标准性。 故单总线和多总线 术如多总线亚计算机系统中同时存在多条总线。目前微机算 基>解决不同的部件速度不一致的问题。 >为存储器设计专用的数据通道。 >兼容静合不同的总线标准的设备 第4页
第 4 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 连接到总线上的设备主要有： ➢CPU ——一般情况下总线由CPU控制 ➢内部存储器 ——是完全被动的总线设备 ➢接口电路 ——所有外部设备必须通过接口电路连接到计算 机，不同的接口电路可能拥有不同的端口地址、中断等。 总线的特点 —— 公共性、高速性、标准性。 单总线和多总线 多总线——计算机系统中同时存在多条总线。目前微机算 机中都是采用多总线结构。 ➢ 解决不同的部件速度不一致的问题。 ➢ 为存储器设计专用的数据通道。 ➢ 兼容符合不同的总线标准的设备。 2.1.2 计算机的总线结构
2.2cP的组成与工作原理 CPU主要包括运算器和控制器 1.运算器 数据总线 算。AUu 累加器A 机用于保存运算过程中的有 硬 关数据。 加法器 (2)缓存器R(暂时寄存器): N位寄存器,接收来自累 暂存器R 暂存器 故加器和数据总线的数据 术(③)加法器2:由N个全加器 基础 加法器的两个输入:累加器A、缓存器R。 〉加法器的输出:送入累加器A,也可以发送给数据总线。 完成算术运算和逕辑运算 第5页
第 5 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 2.2 CPU的组成与工作原理 ➢ 加法器的两个输入：累加器A、缓存器R。 ➢ 加法器的输出：送入累加器A，也可以发送给数据总线。 ➢ 完成算术运算和逻辑运算 CPU主要包括运算器和控制器 1．运算器 ALU：Arithmetic and logical Unit ⑴ 累加器A：N位的寄存器， 用于保存运算过程中的有 关数据。 ⑵ 缓存器R（暂时寄存器）： N位寄存器，接收来自累 加器和数据总线的数据。 ⑶ 加法器Σ：由N个全加器 构成。 数据总线 加法器 暂存器 R 累加器A 暂存器