接口第2章 微处理器与系统结构ppt课件.ppt

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1、第二章微处理器和系统结构本章主要介绍微处理器（CPU）的主要组成部分及各部分功能Intel8086微处理器组成结构、引脚信号及功能80X86系统组成高性能微处理器简介2021/7/281信息工程学院信息论教研室信息工程学院信息论教研室22021/7/282.1微处理器的基本结构2.2Intel8086微处理器2.38086中的标志寄存器和堆栈2.48086系统的组成2.680386微处理器2.780486微处理器2.8Pentium处理器内容丰富重在理解第2章微处理器与系统结构教科书28~80页2.58086系统时钟和总线周期2.1微处理器的基本结构Inter公司生产的微处理

2、器芯片是80X86系列:8086/8088、80286、80386（1985年推出）、80486（1989年推出）、Pentium（1993年推出），居今也有20来年了。从8位机到32位机，字长越长的微处理器，数据处理的速度越快，系统的功能越强，机器结构越复杂。2021/7/283信息工程学院信息论教研室信息工程学院信息论教研室42021/7/28微处理器的主要组成部件微处理器（CPU）由下列主要部分组成：算术逻辑单元ALU控制器寄存器阵列总线和总线缓冲器高性能的CPU还有：指令预取部件，指令译码部件、地址形成部件、存储器管理部件等。高性能的主要技术是并行操作.信息工程学院信

3、息论教研室52021/7/28一、算术逻辑运算单元（ALU）ALU是对二进制数进行算术逻辑运算的基本部件。数据加工处理可归纳为两种基本运算：算术运算------可进行无符号数和带符号数的加、减、乘、除运算，还可进行BCD码运算。逻辑运算------可完成逻辑“与”、“或”、“非”、“异或”、“移位”等基本的逻辑运算。设有6个标志位CFPFAFZFSFOF，用以反映运算结果的状态。ALU即运算器实际上是一个以加法器为核心的算逻部件.这一加法器能按照二进制法则进行加法运算,又能通过二进制补码方法,把减法变为加法进行运算,,还能用移位操作实现乘、除运算。p29算逻运算都有相对应

4、的指令这里指的是机器！信息工程学院信息论教研室62021/7/28与ALU直接有关的部件还包括数据寄存器、标志寄存器与十进制调整部件。ALU框图如下：（P28图2.1）DAA部件FlagR信息工程学院信息论教研室72021/7/28BCD码20---21页、十进制调整指令94—100页因为在二进制和十进制的相互变换中会出现‘变换误差’，这在某些应用（例如财会业务）中是不允许的，所以计算机中必须能进行十进制运算。1.表示方法—BCD码（BinaryCodedDecimal）要表示一位十进制数，至少要用4位二进制数，常用下面两种表示方法：压缩的（组合的）BCD码：一个字节表示两

5、位BCD码。优点：占内存少非压缩（非组合）的BCD码：一个字节表示一位BCD码，高4位为0。优点：键盘输入的‘0’～‘9’是ASCII码，30h～39h屏蔽掉高4位即可。ANDal，0fh输出显示‘0’～‘9’必须是ASCII码，30h～39h组合上高4位即可。ORal，30h运算方法由于BCD码需10种4位二进制编码0000~1001，还有6种码1010~1111是非法编码。若出现非法编码，所得的结果就要修正。计算机内十进制数（BCD码）运算仍采用二进制加法器来实现。说明：微机的CPU中都有专门的十进制运算调整部件和相对应的指令。详见P94----100除法aaddiv乘

6、法sulaam加法adddaa（aaa）减法subaas（das）8信息工程学院信息论教研室92021/7/28浮点运算浮点运算：浮点数可以看作是由两个定点数组成，尾数与阶码。在对阶后可以对尾数进行运算。浮点数运算可以用软件实现。也可以专门生产浮点运算部件和浮点微处理器，并设有专门的浮点运算指令，可进行32位或64位浮点加、减、乘、除运算。Pentium处理器已把浮点处理器与主处理器集成到一个芯片上。早期的浮点处理器有：8087、80287、80387协处理器。信息工程学院信息论教研室102021/7/28二、控制器CTRL是发布操作命令的部件，操作的顺序需要精确的定时，

7、其内部主要组成如下：1、指令部件包括程序计数器（PC)，指令寄存器（IR），指令译码器（ID）。2、时序部件包括时钟系统，脉冲分配器。3、微操作控制部件根据指令产生计算机各部件所需要的控制信号，如传送、加减、逻辑运算等，由译码器输出、节拍发生器输出等进行组合而产生，完成指令所规定的全部操作。可采用组合逻辑控制（控制信号采用组合逻辑电路设计实现）；微程序控制（若干微指令组成的微程序）；和可编程逻辑阵列（PLA、EPLD等）等方法来实现。信息工程学院信息论教研室112021/7/28控制器的组成框图（P30