计算机硬件基础 第3章(组成原理)课件.ppt

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1、第3章计算机硬件组成及工作原理（1学时）计算机硬件组成处理器工作原理处理器组成及各部分的功能指令及指令周期处理器工作过程指令系统RISC和CISC体系，指令的编码构成寻址方式，立即数、寄存器数和存储器数传送、算数/逻辑运算、转移和输入/输出指令距离汇编语言汇编语言DEBUG演示3.1计算机的硬件组成——冯·诺依曼体系结构计算机的构成存储器CPU控制器运算器计算机主机外部设备控制信号数据控制器——控制中心，CPU的主要部分，控制各部件协调工作；运算器(ALU)——运算部件，实现算数、逻辑运算；存储器——存放运

2、行时的数据、程序；外部设备——信息输入、输出、存储。3.1计算机的硬件组成——总线连接计算机总线CPU通过总线连接存储器和各种外部设备。总线是数据总线、控制总线和地址总线的集合。简化的总线结构如图：CPU接口电路存储器外部设备接口电路外部设备地址信息控制信息数据信息接口接口3.2CPU的组成和工作原理——CPU构成地址寄存器MR数据寄存器DR指令寄存器译码器通用寄存器1通用寄存器n……程序计数器PC堆栈指针SP暂存器ALU累加器标志寄存器操作控制器控制总线地址总线数据总线处理器构成一个典型的处理器主要由操作

3、控制器、运算器、寄存器、译码器等部分组成。操作控制器：根据译码器产生的微操作，产生控制各个部件的信号，控制各个部件完成指令的功能。译码器：根据二进制的机器指令产生完成指令功能的微操作指令。寄存器组：用来保存参加运算的操作数和运算的中间结果。PC(ProgramCounter，程序计数器)：取指令的地址，存放下面要执行的指令的地址，取指令后自动更新指向下一条指令。ALU(ArithmeticandLogicUnit，运算器)：主要完成对二进制数据的算术运算、逻辑运算和各种移位操作。3.2CPU的组成和工作原理

4、——处理器工作过程地址寄存器MR数据寄存器DR指令寄存器译码器通用寄存器1通用寄存器n……程序计数器PC堆栈指针SP暂存器ALU累加器标志寄存器操作控制器控制总线地址总线数据总线地址译码存储阵列读写控制将PC指向的存储器单元所存储的指令传送到指令寄存器。1.将PC的值作为地址送出2.存储器读命令送出到控制总线3.从数据总线读取指令代码处理器的典型工作过程：取指令3.2CPU的组成和工作原理——处理器工作过程地址寄存器MR数据寄存器DR指令寄存器译码器通用寄存器1通用寄存器n……程序计数器PC堆栈指针SP暂存

5、器ALU累加器标志寄存器操作控制器控制总线地址总线数据总线地址译码存储阵列读写控制将指令寄存器中的指令代码转换成实现指令功能的各种微指令，并通过控制器实现对各部件的控制。1.传送到译码器处理器的典型工作过程：指令译码2.译码成微控制指令3.2CPU的组成和工作原理——处理器工作过程地址寄存器MR数据寄存器DR指令寄存器译码器通用寄存器1通用寄存器n……程序计数器PC堆栈指针SP暂存器ALU累加器标志寄存器操作控制器控制总线地址总线数据总线地址译码存储阵列读写控制如果指令的执行需要存储器中的数据，要产生一个存

6、储器读周期。处理器的典型工作过程：取数据1.假设存储器地址在一个寄存器中，将地址输出到地址总线2.存储器读命令送出到控制总线3.从数据总线读取存储器数据3.2CPU的组成和工作原理——处理器工作过程地址寄存器MR数据寄存器DR指令寄存器译码器通用寄存器1通用寄存器n……程序计数器PC堆栈指针SP暂存器ALU累加器标志寄存器操作控制器控制总线地址总线数据总线地址译码存储阵列读写控制根据指令的功能，执行指令。处理器的典型工作过程：执行1.假设是运算指令：将操作数传送到运算器，根据运算要求实现运算2.运算结果存放

7、在累加器中3.运算结果特征存放在标志寄存器中3.2CPU的组成和工作原理——Intelx86的寄存器通用寄存器Intelx86的32位模式下通用寄存器：8位:AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL16位:AX、BX、CX、DX、SI、DI…32位:EAX、EBX、ECX、EDX…AHALBHBLCHCLDHDL通用寄存器的专用性AX：乘除专用寄存器BX：基地址寄存器CX：循环专用寄存器……AXBXCXDX16位寄存器EAXEBXECXEDX32位寄存器3.2CPU的组成和工作原理——Intelx86

8、的寄存器标志寄存器标志寄存器用于记录运算结果的特征或CPU的工作状态。Intelx86的16位模式下标志寄存器为一个16位专用寄存器，其中包括用于运算和用于控制的标志。1514131211OF10DF9IF8TF7SF6ZF54AF32PF10CF溢出方向中断单步符号零辅助进位奇偶进位借位当有符号运算结果产生溢出时置1，否则置0。运算结果的最高位，1表示结果为负，0表示为正。当运算结果为0时置1，否则置0。当加/