[计算机硬件及网络]微型计算机工作原理

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1、第三讲微型计算机的基本工作原理曾铁军主要内容微型计算机结构的简化形式1指令系统2程序设计3执行指令的例行程序4控制部件5微型计算机功能的扩展6初级程序设计举例7控制部件的扩展8现代技术在微型计算机中的应用9微型计算机结构的简化形式简化了的微型计算机硬件结构特点如下：(1)功能简单：只能做两个数的加减法。(2)内存量小：只有一个16×8PROM(可编程序只读存储器)。(3)字长8位：二进制8位显示。(4)手动输入：用拨动开关输入程序和数据。将01、10送入PROM：01置于A、10置于B。加法在ALU实现。将结果11置于O、D中程序存于PROM程序计数PC(LDA、AD

2、D、OUT)取指令，需先给出指令存于PROM中的地址（MAR）从PROM取指令并送至CON(IR)翻译指令，并给出控制字（CON）1.程序计数器PC计数范围0000～1111。每次运行之前，先复位至0。跳转指令时可以不从0开始取出一条指令后，PC应加1。2.存储地址寄存器MAR接收来自PC的二进制程序号，作为地址码送至PROM去。3.可编程序只读存储器PROM图3.24*4PROM原理图地址码线存储器输出控制4.指令寄存器IR接收的数据：8位××××××××MSBLSB最高有效位最低有效位指令字段地址字段指令字段CON地址字段MAR5.控制部件CON每次运行之前，CO

3、N先发出CLR=1，使有关的部件清0。此时：PC=0000IR=00000000CON有一个同步时钟，能发出脉冲CLK到各个部件去，使它们同步运行。在CON中有一个控制矩阵CM，能根据IR送来的指令发出12位的控制字：CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO6.累加器A存放ALU运算的中间结果从总线接收数据受LA控制往总线发送数据受EA控制往ALU送数据不受EA控制7.算术逻辑器件ALU只是一个二进制补码加法器／减法器当SUB=0，加法A+B当SUB=1，减法A–B8.寄存器B存放ALU运算的中间结果从总线接收数据受LB控制往ALU送数据不受EA控制9.输出寄

4、存器O计算机运行结束时，累加器A中存有答案。如要输出此答案，就得送入O这些输出寄存器与外设存在一定的对应关系10.二进制显示器D这是用发光二极管(LED)组成的显示器。每一个LED接到寄存器O的一位上去。当某位为高电位时，则该LED发光。因为寄存器O是8位的，所以这里也由8个LED组成显示器。这种结构，一般可分成3大部分，如图所示：中央处理器CPU(包括PC，IR，CON，ALU，A及B)；记忆装置M(MAR及PROM)；输入／输出I／O(包括O及D，D也可称为其外围设备)。微型计算机结构的简化形式1指令系统2程序设计3执行指令的例行程序4控制部件5微型计算机功能的扩

5、展6初级程序设计举例7控制部件的扩展8现代技术在微型计算机中的应用9指令系统指令系统就是用来编制计算程序的一个指令集合。在未编制出计算程序之前，计算机是一堆无价值的电路硬件。这台微型机有5条指令，即其控制部件能完成一系列例行程序以执行5种命令：LDA——将数据装入累加器A；ADD——进行加法运算；SUB——进行减法运算；OUT——输出结果；HLT——停机。这5条指令在一起就称为这台计算机的指令系统。例：一个计算程序的格式如下：助记符　操作数　　　注释LDAR9；把R9中的数据存入AADDRA；把RA中的数据与A的相加ADDRB；把RB中的数据与A的相加ADDRC；把R

6、C中的数据与A的相加SUBRD；把A中的数据与RD的相减OUT；输出A中的数据，即结果HLT；停机例：一个计算程序的格式如下：助记符　操作数　　　执行结果LDAR9；(A)=(R9)ADDRA；(A)=(R9)+(RA)ADDRB；(A)=(R9)+(RA)+(RB)ADDRC；(A)=(R9)+(RA)+(RB)+(RC)SUBRD；(A)=(R9)+(RA)+(RB)+(RC)-(RD)OUT；(D)=(A)HLT；CLK停止发脉冲微型计算机结构的简化形式1指令系统2程序设计3执行指令的例行程序4控制部件5微型计算机功能的扩展6初级程序设计举例7控制部件的扩展8现

7、代技术在微型计算机中的应用9程序设计上节讲的指令清单可以说是将求4个数相加再减去一个数的公式而写成的计算程序：D=(R9)+(RA)+(RB)+(RC)-(RD)程序设计中要包括：编制汇编语言写的程序；助记符的翻译；存储器的分配等几部分。先要有一个操作码表存储器分配将源程序翻译成目的程序源程序　　　　目的程序存储单元指LDAR9→000010010000(R0)ADDRA→000110100001(R1)令ADDRB→000110110010(R2)ADDRC→000111000011(R3)区SUBRD→001011010100(R4)OUT→11