第2章 微型计算机与微处理器ppt课件.ppt

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1、第2章微型计算机与微处理器1主要内容微型计算机的组成结构与工作过程微处理器的一般结构8086微处理器8086的内部寄存器存储器组织80X86系列微处理器2§2.1微型计算机系统的组成微处理器存储器I/O接口总线硬件系统软件系统微型计算机系统微型计算机(主机)外设ALU寄存器控制器键盘、鼠标显示器软驱、硬盘、光驱打印机、扫描仪系统软件应用软件3硬件系统主要部分：主机和外部设备主机：1.微处理器2.存储器3.总线4.输入输出接口4微机硬件系统组成框图CPU北桥南桥RAMCacheAGPCRTBIOSKB

2、D，Mouse串行/并行接口HDD/CDROM(IDE)FDDUSBPCIISA前端总线/CPU总线接口卡外设总线扩展槽5主机板CPU插座芯片组内存插槽高速缓存（Cache）CMOS－存放硬件系统参数系统BIOSPOST,SysInit,Setup,系统服务总线扩展槽串/并行接口┇主板结构6Intel845GE7四、冯·诺依曼计算机结构以运算器为核心、以存储程序原理为基础运算器输出设备控制器输入设备存储器指令驱动指令流控制命令数据流8五、程序的执行过程程序指令1指令2指令3指令4指令n……取指令指令

3、译码取操作数执行指令存结果指令周期操作码操作数执行9指令执行过程取指令指令译码取操作数执行指令存结果问题：1。CPU如何知道从哪里取出程序的第一条指令？——操作系统2。CPU如何按程序控制流执行指令？——程序计数器3。CPU如何知道从哪里取操作数？——地址、寻址方式10指令执行过程(取指/译码/执行)地址寄存器AR累加器A加法器数据寄存器DR指令寄存器IR指令译码器ID时序逻辑电路时序控制信号（控制命令）1011000000000101000001000000100011110100内部总线存储器0

4、1234程序计数器PC地址MOVA,5ADDA,8HLT地址总线+1③地址译码器读写控制电路④输出地址10110000⑦锁存指令锁存数据⑥置初值①②输出指令地址锁存地址②读写命令⑤⑧指令译码锁存输出11§2.2微处理器的一般结构微处理器MPU也中中央处理器CPU,其基本功能：能够进行算术运算和逻辑运算能对指令进行译码、寄存并执行指令所规定的操作具有与存储器和I/O接口进行数据通信的能力少量数据的暂存能够提供系统所需的定时和控制信号能够响应输入输出设备发出的中断请求12运算器算术逻辑运算，由加法器和(

5、ALU)一些辅助逻辑电路组成指令流控制控制器时序控制，产生节拍定时信号指令译码和操作控制寄存器组存放临时数据、运算的中间结果、运算特征、操作数地址性能：8位→16位→32位(主流)→64位(趋势)主要部件132.2.1运算器核心功能：实现数据的算术运算和逻辑运算。ALU运算器的结构：单总线结构运算器双总线结构运算器三总线结构运算器142.2.2控制器具备的基本功能：1.指令流控制2.时序控制3.操作控制1)程序计数器PC2)指令寄存器IR3)指令译码器ID4)时序部件5)微操作控制部件15§2.38

6、086微处理器主要内容：8086功能结构及其特点；8086的引脚定义及总线结构；8086的工作时序。162.3.1功能结构及特点1.结构特点1）指令流水线2）存储器分段管理3）支持用于浮点运算的数学协处理器及多微处理器系统2.功能结构执行单元EU总线接口单元BIU171）指令流水线指令流水线有两种运作方式：串行方式：取指令和执行指令在不同的时刻按顺序执行。并行方式：取指令和执行指令可同时执行，需要有能并行工作的硬件的支持。18串行工作方式8086以前的CPU采用串行工作方式取指令1执行1取指令2执行

7、2CPUBUS忙碌忙碌取指令3执行3忙碌空闲空闲空闲t1t0t2t3t4t56个周期执行了3条指令19并行工作方式8086CPU采用并行工作方式取指令1取指令2取指令3取指令4执行1执行2执行3BUS忙碌执行4CPUt1t0t2t3t4t5取指令5执行5忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌6个周期执行了5条指令20并行操作的前提取指令部件和指令执行部件要能够并行工作；各部件执行时间基本相同，否则需再细分；取指令部件取出的指令要能暂存在CPU内部某个地方；指令执行部件在需要时总能立即获得暂存的指令；需要解决转移指令问

8、题。212）存储器分段管理地址总线20位8086内部寄存器和内部总线只有16位段地址只要取20位地址的高16位，最低4位为0.222.功能结构8086内部由两部分组成：执行单元（EU）总线接口单元（BIU）结构23执行单元EU功能：执行指令，具体操作如下从IPQ中取指令代码译码完成指定的操作结果保存到目的操作数运算特征保存在标志寄存器FLAGS（仅对影响标志的指令）24总线接口单元BIU功能：从内存中取指令到指令预取队列IPQ；负责与内存或I/O接口之间的数据传送；在