微机原理(一)—微机硬件系统

Myth丶恋晨 2022-03-10 10:26 492阅读 0赞

## 微机硬件系统 ##

微型计算机是指以微处理器为核心，配上存储器，输入/输出接口电路等所组成的计算机．微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备，电源和辅助电路(统称硬件)以及指挥计算机工作的系统软件所构成的系统

*  微型计算机的组成  
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### 1.基于总线的微型计算机硬件系统 ###

到目前为止,计算机仍沿用冯诺依曼体系结构,其基本思想为:

*  1.以二进制形式表示指令和数据
 *  2.程序和数据事先放在存储器中,计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令加以执行
 *  3.由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统

**总线相关:**

*  地址总线AB(Address Bus):对存储器或者I/O端口进行访问时,传送由CPU提供的要访问存储单元或I/O端口的地址信息(即**确定地址**),**单向,从CPU–>存储器或I/O端口**
 *  数据总线DB(Data Bus):从存储器取指令或读写操作数,对I/O端口进行读写操作时,指令码或数据信息通过数据总线送往CPU或由CPU送出,DB是**双向总线**
 *  控制总线CB(Controller Bus):各种控制或状态信息通过控制总线由CPU送往有关部件,或由有关部件送往CPU,单独一个DB传送方向是一定的,但整体是双向的

### 2.微处理器 ###

简化的微处理器由运算器(ALU),控制器(CU)和内部寄存器®三部分组成  
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*  1.运算器:进行算数或逻辑运算以及以为循环等操作.参加运算的两个操作数一个来自**累加器A**,另一个来自**内部数据总线**(可能是来自**数据缓冲寄存器DR**,也可能是**寄存器阵列RA**中的内容)
 *  2.控制器:负责 把指令逐条从存储器中取出,经译码器分析后向全机发出取数,执行,存数等控制指令,以保证正确完成程序所要求的功能.控制器包括一下三个部分:
    
     *  1>指令寄存器IR(Instruction Register):用来存放从存储器取出的将要执行的指令码(**指令通常由操作数和操作码组成**)
     *  2>指令译码器ID:对IR中的指令操作码字段进行译码
     *  3>可编程逻辑阵列PLA:用来产生取指令和执行指令所需要的各种微型操作控制信号,通过CB送往有关部件
 *  3.内部寄存器
    
     *  1.程序计数器PC:也被称为指令指针,他被用来存放下一条要执行指令所在存储单元的地址.当读取指令时,CPU将自动修改PC内容,以便使其保持的总是**要执行的下一条指令的地址**
     *  2.地址寄存器AR:用来存放正要取出的指令的地址或操作数的地址,取指令时:PC中存放的指令地址送到AR,根据此地址从存储器中取出指令;取操作数时:操作数地址从内部数据总线送到AR,再根据此地址从存储器中取出操作数;在向存储器写入数据时,也要先将待写数据的地址送到AR,再根据此地址向存储器写入数据
     *  3.数据缓冲寄存器DR:用来暂时存放指令或数据
     *  4.累加器A:执行算数逻辑运算时,存放一个操作数,而运算结果通常又放回累加器(暂存ALU运算结果)
     *  5.标志寄存器:也成为程序状态字,用来存放执行算术运算指令,逻辑运算指令或测试指令后建立的各种**状态码内容**以及CPU操作进行控制的**控制信息**
     *  寄存器阵列RA:相当于微处理器内部的RAM’

### 3.存储器 ###

用来存放指令,原始数据,中间结果和最终结果  
CPU对内存的操作有两种:读和写

下面是CPU读存储器中数据的过程

*  1>CPU经地址存储器AR将要读取单元的地址信息送地址总线AB,经过**地址译码器**选中某个单元
 *  2>CPU发出"读"控制信号(经过控制总线CB)
 *  3>在读控制信号的作用下,将该单元中的内容放到数据总线上,然后经过数据缓冲寄存器DR送入CPU的有关部件进行处理
 *  下面是读和写操作的流程图  
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### 4.I/O接口与输入/输出设备 ###

I/O接口是微型计算机与输入/输出设备之间信息交换的桥梁

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