微机系统组成3-1
微机原理 宋志平 第三章课件
011
100 101
[BP]+[DI]
[SI] [DI]
[BP]+[DI]+D8
[SI]+D8 [DI]+D8
[BP]+[DI]+D16
[SI]+D16 [DI]+D16
110
111
D16(直接地址)
[BX] 15 1 0 0 0 1 0 操作码
[BP]+D8
[BX]+D8 8 D W 7
[BP]+D16
微机原理与接口技术
例: MOV CX , 36H[BX] MOV －20[BP] , AL
11
6、基址加变址寻址（Based Indexed addressing） 它的EA是由三部分组成的，基址寄存 器BX或BP的内容加上变址寄存器的内容 再加位移量。物理地址由基址寄存器按规 则选择段寄存器，也可以使用段超越。
01 11 00 10
CS DS ES SS
210 R/M
MOD
0:数据从寄存器传出 1:数据传至寄存器
24
MOD R/M 000 001 010
微机原理与接口技术 11 00 [BX]+[SI] [BX]+[DI] [BP]+[SI] 01 [BX]+[SI]+D8 [BX]+[DI]+D8 [BP]+[SI]+D8 10 [BX]+[SI]+D16 [BX]+[DI]+D16 [BP]+[SI]+D16 W=0 AL CL DL BL AH CH DH BH 210 R/M W=1 AX CX DX BX SP BP SI DI
微机原理习题解答
(5)OR AL，［SI－80H］ (6)PUSH AX
(7)MOV AX，［2020H］ (8)JMP DWORD PTR ES：［SI］
3-3 指出下列指令的错误。
(1)MOV AL，BX (2)MOV CS，AX
1-4将下列十六进制数转换为二进制数、十进制数。
(1)8E6H (2)0A42H (3)7E.C5H (4)0F19.1DH
1-5将下列二进制数转换为BCD码。
(1)1011011.101 (2)1010110.001
1-6将下列BCD码转换为二进制数。
(1)(0010 0111 0011)BCD(2)(1001 0111.0010 0101)BCD
试画出存储器分段地址分配示意图，指出CS、DS、SS各段寄存器内容是什么?
2-23 解释什么是规则字、非规则字，8086 CPU对它们的存取各需要几个总线周期?
第三章 指令系统
3-1 指出下列指令的寻址方式。
(1)MOV BX，2000H (2)MOV BX，［2000H］
(3)MOV ［BP］，CX (4)MOV AL，［BX＋SI＋100H］
2-11 试画出在最小模式下，8086 CPU读、写总线周期时序图。
2-12 8086与8088相比有哪些不同?8086引脚BHE的作用是什么?其存储器组织为什么要由偶存
储体和奇存储体组成?
2-13 在最小模式下，8086的哪些引脚是分时复用的?哪些信号需要由系统进行锁存?
2-14 8086/8088内指令队列的作用是什么?其各自长度为多少?8086 CPU复位后，有哪些特
1-15已知补码如下，分别求出真值、原码、反码。
【DOC】第3章机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接
第3章：机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口设计 3.1 控制系统的一般设计思路3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择1. 专用与通用的抉择 专用控制系统：适合于大批量生产的而且较成熟的机电一体化产品。
通用控制系统：适合还在不断改进，结构还不十分稳定的产品。
2. 硬件与软件的权衡根据经济性和可靠性的标准权衡决定。
例：分立元件组成硬件------软件 利用LSI 芯片组成电路-----软件3.1.2 控制系统的一般设计思路 设计步骤为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。
1、确定系统整体控制方案（1）应了解被控对象的控制要求，构思控制系统的整体方案。
（2）考虑执行元件采用何种方式。
（3）要考虑是否有特殊控制要求。
（4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。
（5）应初步估算其成本。
2、确定控制算法建立该系统的数学模型，确定其控制算法。
数学模型：就是系统动态特性的数学表达式。
它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。
控制算法：所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。
例如：机床控制中常使用的逐点比较法的控制算法和数字积分法的控制算法；直线算法：a a xy yx F -= 或K x y T T ee Y X==∆∆ 圆弧算法：222R Y X F i i i -+= 或yxT T Y X =∆∆ 直接数字控制系统中常用的PID 调节的控制算法；位置数字伺服系统中常用的实现最少拍控制的控制算法；另外，还有各种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法。
3、选择微型计算机 （1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入／输出通道和实时时钟（4）特殊要求：字长、速度、指令4、系统总体设计设计中主要考虑硬件与软件功能的分配与协调、接口设计、通道设计、操作控制台设计、可靠性设计等问题。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行第一章微型计算机基础第一章微型计算机基础题 1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题 1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括 CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2 、微处理器是指微机的核心芯片 CPU ；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题 1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为 1 位、4 位、8 位、32 位和 64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题 1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题 1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium 系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代 4 位或低档 8 位微处理器、第二代中高档 8 位微处理器、第三代 16 位微处理器、第四代 32 位微处理器、第五代 64 位微处理器、第六代 64 位高档微处理器。
Pentium 系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX 技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线 DIB 技术、一级高速缓冲存储器采用双 cache 结构、二级高速缓冲存储器达 256KB 或 512KB、支持多微处理器等。
电控点火系统的组成与工作原理
一、点火器 3、检查：
（1）将点火线圈与点火器的导线连接器插接 好，用电压表或示波器检查发动机ECU端子 间的电压，应符合要求： 端子 +B—接地 IGT—接地 IGF—接地 标准电压 9～14V 脉冲发生 脉冲发生 条件 点火开关“ON” 发动机工作 发动机工作
一、点火器
（2）检查IGF的接地电压。
(3)无分电器点火次级高压波形、 图8—19所示为无分电器双缸同时点火系统(一个点火线圈给两个气缸点火) 波形测试。采用示波器的两个通道，以测试做功和排气的点火波形。由于压缩压 力的不同，其中做功的气缸所需要的点火电压较高。
2．点火初级波形 由于点火初级和次级线圈有互感作用，在次级线圈产生高压时还会反馈给初级 电路。点火初级波形如图8—20所示。 点火初级陈列波主要用于检查火花塞、高压线的短路或断路故障，及火花塞 是否污损。当点火次级不易测试时(例如，无火花塞高压线的汽车)，就需测试点 火初级波形。 让发动机怠速运转、急加速或路试汽车，使行驶性能或点火不良等故障现象 再现，并确认各缸信号的幅值、频率、形状和脉冲宽度等是否一致。观察各缸点 火击穿峰值电压高度是否相对一致。如果一个缸的点火峰值电压明显比其他缸高 出很多，则说明这个气缸的点火次级线路中电阻过高，如点火高压线开路或阻值 太高；如果一个缸的点火峰值电压比其他缸低，则说明点火高压线短路或火花塞 间隙过小、火花塞破裂或污浊。 点火初级单缸波形的测 试内容、项目和方法与 分电器次级单缸波形完 全相同，只是测试时要 确认一下闭合角是否随 发动机的负荷和转速变 化而改变。
二、有分电器电控点火系统 DI
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火系原理图：
二、有分电器电控点火系统 DI
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机点火系： 该发动机曲轴位置传感器装在分电器内，其 中G1、G2耦合线圈和G转子产生G1、G2信号，用来 确定活塞上止点的位置；Ne耦合线圈和Ne转子产 生Ne信号，用来确定曲轴转速。
(整理)第三节微型计算机的系统组成
项目三选购和维护一台计算机第三节微型计算机的系统组成【教学目标】⏹了解微机主机的组成⏹了解微机外存储器的分类及特点⏹了解微机输入设备的分类及特点⏹了解微机输出设备的分类及特点【教学时序】一、微型计算机的系统组成下图所示为一台多媒体微型计算机的系统组成，它包括主机、显示器、键盘、鼠标、音箱和耳机等。
1．主机微机的主机箱内一般安装着系统主板（包括CPU和内存等）、外存（软盘、硬盘和光盘）、总线扩展槽、输入输出接口电路（显示适配卡、打印适配卡、声音卡、视频卡和Modem卡）等。
（1）主板主板也称系统主板或母板，它是一块电路板，用来控制和驱动整个微型计算机，是微处理器与其他部件连接的桥梁。
主板主要组成：■CPU插座■内存插槽■总线扩展槽■外设接口插座■串行和并行端口（2）CPU■CPU是微型计算机的心脏，主要包括运算器和控制器。
■微型计算机的处理功能是由CPU来完成的。
■CPU芯片决定了计算机的档次，CPU的性能直接决定了微型计算机的性能。
■CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。
字长(位)：指CPU一次能处理的二进制数的位数。
CPU字长越长，性能越强。
PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I／O用8位)发展到现在的32位、64位。
主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率，单位为MHz（兆赫兹）。
主频越高处理数据速度越快。
如Pentium III 800表示CPU型号为Pentium III，主频为800MHz。
Pentium 4 2.0G表示CPU型号为Pentium 4，主频为2.0GHz。
（3）内存（主存储器或主存）内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。
其特点是：读写速度快，但容量较小，价格也较高。
内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（Random Access Memory，随机存储器）和ROM（read only Memory，只读存储器）两类。
第三章汽油机电控点火系统
（3）电子控制点火系统的优点 无分电器点火系统由于取消了分电器，其性能更加优越， 除具有一般微机控制点火系的优点外，还具有以下优点：
1）不存在分火头和分电器盖间的跳火问题，能量损失和电 磁干扰明显减少；
2）减少或不设高压线，减小电磁干扰； 3）减小机械磨损，故障率大大降低； 4）节省安装空间，结构简单。
2.电控点火系统的类型：有分电器和无分电器式
二、电控点火系统的组成及工作原理
1、基本组成
（1）电源 （2）传感器 （3）电控单元 （4）点火控制器 （5）点火线圈 （6）分电器 （7）火花塞
电控点火系的组成
（2）传感器：检测发动机各种状态参数，为ECU提供点火提 前角的控制依据。
1）转速和曲轴位置传感器：检测发动机曲轴转速信号、发 动机曲轴转角信号、曲轴基准位置信号，ECU根据转速信号 确定基本点火提前角，根据转角和基准位置信号确定曲轴位 置。
2）进气流量传感器 ：检测进气流量，确定基本点火提前角。
3）节气门位置传感器：检测节气门的开度大小,判定发动机 负荷状态；同时还能反映节气门变化快慢，判定加速、减速 工况，修正点火提前角。
4）水温传感器：检测冷却液温度，修正点火提前角。
5）进气温度传感器：检测进气温度，修正点火提前角。
6）爆震传感器：检测发动机的爆震信号，实现点火时刻闭 坏控制。
采用电子控制点火系统时， 可以使发动机的实际点火提 前角更接近于理想的点火提 前角。
图 转速对点火提前角的影响
（2）发动机负荷的影响
最佳点火提前角随发动机负 荷增大而减小。
在普通点火系统中，用真空 提前调节器调整点火提前角， 只能按简单的线性规律调节， 调节曲线与理想曲线相差较 大。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
国家开放大学《微机系统与维护》章节测试参考答案
国家开放大学《微机系统与维护》章节自测参考答案第1章微机系统概述一、单选题（每题5分）1.以下选项中，（）不是微机的输入或输出设备。
A. CPUB. 扫描仪C. 键盘D. 鼠标2.以下选项中，（）属于应用软件。
A. LinuxB. Office 2003C. DOSD. Windows XP Home3.CPU的主要功能是对微机各部件进行统一协调和控制，它包括运算器和（）。
A. 触发器B. 指挥器C. 控制器D. 判断器4.1981年IBM推出首款个人电脑开创了全新的计算机时代，该电脑选用的芯片是（）。
A. Intel 80286B. Intel 4004C. Intel 8088D. Intel 80865.以下选项中，（）是Intel公司推出的80x86系列中的第一个32位微处理器芯片。
A. Intel 80386B. Intel 8086C. Intel 80286D. Intel 80886.（）是用于微机与电话线路之间进行数字、模拟信号转换的装置。
A. 调制解调器B. 网卡C. 交换机D. 路由器二、多选题（每题5分）7.以下选项中，（）属于冯·诺依曼原理的基本内容。
A. 计算机应包括运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大基本部件B. 程序存储和程序控制思想C. 采用二进制来表示指令和数据D. 软件工程思想8.以下选项中，（）属于微机的输入设备。
A. CPUB. 扫描仪C. 鼠标D. 键盘9.以下选项中，（）可用于评价微机的性能指标。
A. 内存容量B. 外存容量C. 运算速度D. 字长10.以下选项中，（）是可用于长期保存程序和数据的存储器。
A. 内存B. 硬盘C. 光盘D. U盘11.以下选项中，（）是微机发展的方向。
A. 多媒体化B. 网络化C. 智能化D. 巨型化12.关于微机选购的说法，正确的是（）。
A. 选购微机要从微机的主要用途出发B. 选购微机一定要选原装机C. 选购微机要考虑用户类型D. 选购微机一定要选组装机三、判断题（每题5分）1.微机的核心部件是CPU，它是微机的控制中枢。
微型计算机原理与应用三
3.3 8086的寄存器结构
8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于 提供运算、控制指令执行和对指令及操作数寻 址，也就是以前提到的工作寄存器组，基本分 为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。
• 通用寄存器组
8个16位通用寄存器组分为两组：数据寄 存器及地址指针和变址寄存器。
1. 数据寄存器
数据寄存器包括AX、BX、CX和DX。在指 令执行过程中既可用来寄存操作数，也可用于 寄存操作的结果。它们中的每一个又可将高8 位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用。 16位寄存器可以用来存放数据，又可以用来存 放地址。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH 、CL、DH和DL)只能用于存放数据。
A L U
标志寄存器
执行 控制
电路
指令对列
1
2
3
4
8086为 6 字节
执行单元（EU）
总线接口单元
（BIU）
• 总线接口单元(BIU)
BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、 指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄 存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务 是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备 之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时， 从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队； 执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据。
决定I/O地址空间的容量。例如在8086CPU系统 中，地址总线的条数为20条，则存储器的最大 容量为220，即1MB字节；它的地址总线的低16 位用来对I/O端口编址，则I/O地址空间的容量为 216，即64K个I/O端口地址。
• 存储器和I/O端口的组织
地址 存储器中的字节 0 1
接 口 CPU 数 据 线 控 制 线 地 址 线 高位决定模块 I/O接口 I/O端口 I/O设备 01
微机系统及应用习题参考答案(第3章)
微机系统及应用习题参考答案第三章指令系统3-4 (1) EA= 7237H(2) EA= BX+D= D5B4H(3) EA= BX=637DH3-5(1) 源操作数为立即寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式(2) 源操作数为基址寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式EA=BX+DISP , PA= DS*16+EA(3) 源操作数为寄存器寻址方式；目的操作数为寄存器间接寻址方式EA=SI , PA= DS*16+EA(4) 源操作数为基址加变址寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式EA=BX+SI , PA= DS*16+EA(5) 源操作数为寄存器寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式(6) 源操作数为基址寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式EA=BX+10H , PA= DS*16+EA(7) 源操作数为寄存器间接寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式EA=SI , PA= ES*16+EA(8) 源操作数为带位移量的基址加变址寻址方式；目的操作数为寄存器寻址方式EA=BX+SI+20H , PA= DS*16+EA(9) 源操作数为寄存器寻址方式；目的操作数为寄存器间接寻址方式EA=BP , PA= SS*16+EA(10) 源操作数为寄存器寻址方式；目的操作数隐含为寄存器间接寻址方式EA=SP , PA= SS*16+EA3-7 分析指令的错误（1）错误， BX、BP均为基址寄存器，8086/8088指令中无基址寄存器相加表示内存单元地址的寻址方式。
（2）错误， VALUE1、VALUE2 都为内存变量，8086/8088指令中源操作数和目标操作数不允许都为存储器操作数。
（3）错误，8086/8088指令中立即数不能直接传送段寄存器。
（4）错误，8086/8088指令中CS不能为目标操作数。
（5）错误，8086/8088指令中立即数不能为目标操作数。
（6）正确（7）错误，8086/8088指令中不允许段寄存器之间传送数据。
3-微机硬件组成-3.1-3.2
差分(CK, /CK)
差分(CK, /CK)
2, 4, 8 有 2.5V
Single clock
1, 2, 4, 8, full page 无 3.3V/2.5V
BL(突发长度) 4 (Burst chop), 8 4, 8 数据选通信 号 电压 差分(DQS) 1.5V 差分(DQS) 1.8V
标准 CL范围
封装形式
SSTL_15
SSTL_18
SSTL_2 2, 2.5, 3
TSOP(II)/FBGA/LQFP
LVTTL 2, 3
TSOP(II)/FBGA
5, 6, 7, 8, 9, 10 3, 4, 5
FBGA FBGA
DDR内存组织
• 若干SDRAM或DDR内存芯片构成内存条， 也称作内存模组。 • 内存条安装在主板上，由北桥或MCH中 的内存控制器管理。
以Intel 875芯片组为例
• 主板结构：
• • • • • • • • 前端总线(System Bus) DDR (Double Data Rate) 内存 双通道内存总线(Dual Channel Memory Bus) 加速图形端口AGP (Accelerated Graphics Port) 通讯流架构CSA (Communication Streaming Architecture)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ固件中心FWH(Fireware hub) 加速中心架构AHA(Accelerated Hub Architecture) PCI (Peripheral Component Interconnect)局部总线
DQM, 输入 UDQM, LDQM
A0-A11
DQ0-DQn
输入
计算机科学导论 金保华 电子课件第3章 计算机系统
速度 容量 每位
价格
快
小高
慢
大低
3.2 计算机硬件系统
输入输出设备
输入设备和输出设备统称为外部设备，简称I/O设备 。输入设备是计算机与人或外部事物进行交互的部件，主 要功能是向计算机输入各种原始数据和指令。
非存储设备
输入设备 输出设备
存储设备
磁介质存储设备 光存储设备 其他存储设备
3.2 计算机硬件系统
非存储输入输出设备
输入设备
1. 键盘输入设备 2. 扫描仪 3. 音频输入设备 4. 视频输入设备 5. 其他
3.2 计算机硬件系统
主机箱
3.2 计算机硬件系统
主机箱内部及主板
主板：安装在主机内最大的PCB，将各种硬件设备通过接口或数据 线连接在一起，主板上集成了主板芯片组、基本输入输出系统 （BIOS）芯片、输入/输出（I/O）控制芯片、CPU插座、内存条插 槽、PCI-E插槽、PCI插槽、驱动器接口、面板控制开关接口、面板 指示灯接口、电源接口等。
3.1 计算机系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构
1945年6月冯·诺依曼在一篇论文中第一次提出了计算 机三个主要思想：
计算机由五大部件组成 存储程序的设计思想 程序和数据采用二进制数表示 指令和数据以同等地位存放在存储器中
目前绝大多数计算机仍建立在这个思想的基础上， 称之冯·诺依曼型计算机。
3.1 计算机系统结构
与内存储器相比，外存储器的特点一是价格便宜； 二是容量不像内存储器那样受到多种因素的限制，因此存 储信息量大，但是存取信息的速度较慢；三是不怕断电， 存储信息的时间可达数年之久。
3.2 计算机硬件系统
辅助存储器
辅助存储器
半导体存储器 磁表面存储器
微机原理 1-3系统组成
•分布式操作系统——分布式计算机，MDS、CDCS 目前常用：DOS、Windows、Unix、Linux、Vista
微机原理与接口技术 §1.3 计算机系统组成
第1章 微型计算机基础知识
§1.3.5 软件系统
操作系统* 汇编程序 语言处理程序* 解释程序 数据库系统 编译程序
分类：
软件系统
系统软件
§1.3I/O接口
输入设备：键盘、鼠标，摄像头、扫描仪、触摸屏、MIC等
（指将原始信息，如数据、程序、控制命令等转换为计 算机所能识别的信息，并存入计算机内存的设备。）
输出设备：显示器、打印机、绘图仪等
（将存储在内存中的处理结果或其它信息，以能为 人所接受的或能为其它计算机接受的形式输出。）
编程对象
语句元素
面向机器
由“0”、“1”构成
面向机器
用助记符编程
面向“过程”
用语言按照语法规 则编写，如BASIC
运行条件
机器直接理解运行
需要“解释器”翻 需要“汇编器”翻 译为目标指令，再 译为机器语言才能 由“编译器”翻译 执行 为机器语言
特点
可读性、可记忆性 难学、难记、难读、难改， 易学、易懂，程序 好，效率高、实时 占内存少，速度快 容量大，速度慢 性强 1011 0000 0001 0000 0000 0100 0000 0101 01000100000011000000000 MOV AL，16 ADD AL，4 MOV ADDR6，AL C++语言 ADDR6=16+4
第1章 微型计算机基础知识
§1.3.5 软件系统
分类：
对计算机本身进行操作 和管理，提供给用户操作 环境和软件运行环境。
微型计算机原理与应用第3章微机系统中的微处理器
n位，
则可有2n个地址(0～2n-1)。对于单地址空间的微处理器， 若
地址总线的数目为n字节。
第3章 微机系统中的微处理器
第3章 微机系统中的微处理器
对于存储器和I/O地址空间独立的微处理器来说，地址总线 的条数决定了存储器地址空间的容量，而地址总线中用于I/O 端口编址的条数决定I/O地址空间的容量。通常 8 位微处理器 (如 8080 CPU和Z80 CPU)的地址总线为 16条，这就意味着存 储器最大容量为216(65536)字节，地址总线的低 8 位用来对 I/+O端口编址，所以I/O地址空间容量为28(256)字节。16 位微 处理器，如 8086 CPU地址总线 20 条，存储器的最大容量为：
第3章 微机系统中的微处理器
工作寄存器：暂存用于寻址和计算过程的信息。工作寄存 器分为两组：数据寄存器组和地址寄存器组。但有的寄存器兼 有双重用途。数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。由 于通过外部总线的传送操作是限制计算速度的主要因素，存取 寄存器要比访问存储器快得多，所以如要对一组数据执行几种 操作时，最好将数据存入数据寄存器，进行必要的计算，然后 将结果送回存储器。一般情况下，CPU所含的数据寄存器越多， 计算速度越快。地址寄存器组用于操作数的寻址。寻址方式通 常有：指令所处理的数据是指令的一部分，操作数的地址是指 令的一部分，操作数在寄存器中，操作数的地址在寄存器中， 或者操作数的地址可以是指令的一部分与一个或两个寄存器内 容之和。 这些寻址方式中，有几种寻址方式都是把操作数的地 址的全部或部分存放在地址寄存器中，这就增加了寻址方式的 灵活性，也为处理数组元素提供了方便。这些问题将在本章 3.6 节和第 4 章进一步说明。
某些微处理器用单地址空间。 某些微处理器用单地址空 间(即对存储单元和I/O端口统一编址)来对存储器单元和I/O端 口进行存取，读写控制信号用来区分CPU是进行读(输入)操作 或写(输出)操作。这种方式下， 对存储单元和I/O端口的存取 指令是一样的。而大多数微处理器则是有两个独立的地址空 间， 即存储器地址空间和I/O地址空间。此时，某存储单元和 I/O端口可能对应于同一地址。在这种情况下，则必须利用地 址总线和控制总线中的某些控制线一起共同确定CPU访问存 储器地址空间和I/O地址空间中的哪个地址空间。例如用存储 器读写信号和I/O读写信号分别控制对同一地址的存储器单元 和I/O端口进行存取操作。显然，该方式下对存储器读写指令 和对I/O端口输入输出指令是不同的。
微机原理 第三章1
（2）立即（数）寻址
② MOV AX，1234H
说明：这条指令的功能就是将立即数 1234H传送到寄存器AX中。 执行完该条指令后， AX=1234H
（3）寄存器寻址（Segment Addressing)
当操作数在寄存器中时为寄存器寻址（或称寄 存器直接寻址）。如: ① MOV AL，12H 说明：目的操作数AL即为寄存器寻址。
DS（BX的默认段）值
0000
Memory
ES值
SS（BP的默认段）值
CS值
BP： +）位移量：
0000 0000 0000
…… ××
0100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010
20 位 物 理 地 址
MOV [SI]10 ，AH （ 设SI原值为008CH）
Bit 19 4 3 0
1、通用数据传送指令
（1）MOV指令 （2）PUSH和POP指令 （3）交换指令XCHG （4）换码指令XLAT
（1）MOV指令
是基本传送类指令，实现字或字节数据的 复制。
指令格式：MOV dst，src
指令功能：将源操作数src，传送到目的操作 数dst中。 如：MOV AL，12H
功能：执行指令就是将立即数12H传送到 AL中，执行完指令后AL=12H。
（6）寄存器相对寻址方式 使用基址寄存器（BX或BP）、并带位移 量的间接寻址。操作数EA＝BX或BP值＋位 移量。 例：MOV DL，[BP+2] 其它等效写法： MOV DL，[BP] 2 MOV DL，2 [BP]
MOV DL，[BP+2] （ 设BP原值为4000H）
Bit 19 4 3 0
汇编语言 用指令助记符表示机器码，例如对应于机器码 B8H、C3H的助记符为MOV AX，BX 。 CPU不同，机器码不同，助记符也不同。
计算机三级考试资料课件-微型计算机的主要部件
自20世纪70年代初诞生以来，微型计算机经历了多个发展阶 段。从最初的4位、8位微处理器，到后来的16位、32位，再 到现在的64位微处理器，微型计算机的性能不断提升，应用 领域也不断扩展。
微型计算机的特点与应用领域
特点 体积小、重量轻，便于携带和移动； 功耗低，节能环保；
微型计算机的特点与应用领域
固定主板
将主板固定在机箱内，确 保主板不会晃动或倾斜。
连接线路
正确连接主板上的电源、 数据线等线路，确保连接 牢固、无松动。
04
内存储器
内存储器的类型及特点
随机存取存储器（RAM） 可读写，断电后数据丢失 分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）
内存储器的类型及特点
01
SRAM速度快、价格高，常用于高速缓冲存储器（Cache）
VS
固态硬盘（SSD）
以闪存芯片为存储介质，通过控制芯片进 行读写操作。具有读写速度快、抗震能力 强、功耗低等优点，但价格相对较高。
固态硬盘（SSD）与机械硬盘（HDD）比较
读写速度
SSD的读写速度远高于HDD，尤其在随机读 写方面表现更为突出。
抗震能力
SSD由于没有机械运动部件，因此抗震能力 更强，适用于移动设备等场景。
主板的选购与安装注意事项
兼容性
选择与CPU、内存等部件兼容的主板。
扩展性
考虑主板提供的接口数量和类型，以 满足未来升级和扩展的需求。
主板的选购与安装注意事项
• 稳定性：选择品牌知名度高、质量可靠的主板，以确保计 算机的稳定运行。
主板的选购与安装注意事项
防静电
在安装主板前，要确保工 作环境的防静电措施到位， 避免静电对主板造成损害。
1、计算机硬件组成
2. 微型计算机的主要性能指标 ♫ ① CPU指标 CPU字长、时钟频率。 ♫ ② 运算速度 每秒钟所能执行的指令条数。 ♫ ③ 内存容量 内存储器存储数据的能力。
3. 微型计算机的发展方向
♫ ① 高速化 处理器主频
♫ ② 超小型化 典型的标志是笔记本电脑和PDA的流行。 ♫ ③ 多媒体化 全新的多媒体处理芯片、多媒体和超媒体
读写软盘时，磁头直接接触盘面。
（2）硬盘
硬盘片
读写磁头
硬盘片是由涂有磁性材料的铝合金构成。 读写硬盘时，磁性圆盘高速旋转产生的托力使磁头悬 浮在盘面上而不接触盘面。 硬盘容量视具体类型而定。 硬盘的磁道、扇区、柱面
柱面
磁道
扇区
（3）磁盘阵列RAID RAID由若干个硬盘组成，通常应用于大容量数据存储， 其主要的用途有两个：资料备份、加速存取。
Cache
RAM
Cache一般采用静态随机存取存储器SRAM构成，按其功 能通常分为两类：CPU内部的Cache和CPU外部的Cache。
CPU内部的Cache也称为一级Cache，它是CPU内核的一部 分，负责在CPU内部的寄存器与外部Cache之间的缓冲。
CPU外部的Cache，主要用于弥补CPU内部Cache的容量过 小，负责整个CPU与内存之间的缓冲。CPU外部的Cache又 可分为板载Cache和片载Cache。 CPU的Cache容量、形式和速度是CPU的重要技术指标， 它直接影响到CPU的工作效率，并在很大程度上决定了该 CPU的价格。
（1）CPU字长 CPU内部各寄存器之间一次能够传递的数 据位，即在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制 数的位数。 （2）位宽 CPU通过外部数据总线与外部设备之间一次能 够传递的数据位。 （3）x位CPU 通常用CPU字长和位宽来称呼CPU。例如， Pentium CPU字长是32位，位宽是64位，称为超32位CPU。
微型计算机组装与维护
1993年3月Intel公司推出Pentium CPU。
2019年Intel公司Pentium MMX（Mult-Media-Extension，多 媒体扩展）微处理器推出，这是第一款使用MMX指令集的CPU， 0.35微米制造工艺。同期AMD公司和Cyrix公司分别推出K5和6X86 微处理器 。
AMD公司于2019年10月推出的CPU，正式名称是Athlon XP。
2. Duron CPU AMD的Duron系列CPU是AMD面向低端市场的产品。Duron系列CPU基本
是同期的Athlon XP的简化版本。 3. Sempron CPU
AMD公司于2019年7月推出了Sempron CPU。目前AMD共推出了Socket 462、 Socket 754 和Socket 939三种接口的Sempron CPU。 4. Athlon 64系列CPU
三. VIA(威盛) CPU
2019年6月，台湾威盛电子分别从美商国家半导体（NS）以及 IDT公司买下了Cyrix与Centaur（从IDT）微处理器设计团队，正式 跨入了个人计算机运算核心─CPU的研发领域。
2.1.6 CPU的选用和安装
一、CPU的选用 CPU是计算机的核心部件，一些人常用CPU的型号来标
AMD公司2019年9月推出的Athlon 64 CPU是第一种支持64位计算的 X86处理器，它“向下兼容”32位计算 。
Athlon 64使用的接口有以下几种： Socket 754。
Socket 939。
Athlon 64 CPU具有以下新的特性： ① X86-64技术 ② HzHyper Transport总线 ③ 集成的内存控制器 ④ “Cool'n'Quiet”节能技术 ⑤ 硬件病毒防护技术 5.AMD双核心处理器Athlon 64 X2 AMD在2019年6月份推出了双核心桌面处理器Athlon 64 X2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.1
CPU的功能和组成
1. CPU的功能
指令控制（程序的顺序控制） 操作控制（一条指令有若干操作信号实现） 时间控制（指令各个操作实施时间的定时） 数据加工（算术运算和逻辑运算）
3.1
CPU的功能和组成
2. CPU的基本组成
CPU的基本组成一 （1）运算器 （2）控制器
CPU的基本组成二 （1）运算器 （2）控制器 （3）Cache
执行
存结果
取指令
取操作数
执行
存结果
指令i的指令周期
指令i＋1的指令周期
指令串行执行的特点： （1）控制简单 （2）速度慢（每一时刻只有一条指令在CPU 中执行）
CPU执行指令的过程
I、 指令执行的基本方式
II、 流水线与超标量结构
设 ①指令的执行过程分为四步：取指、取数、执行、回写。 ②每一步分别在部件1、部件2、部件3、部件4中完成。 ③每步的完成时间均为Ti。
数据相关
在一个程序中，如果必须等前一条指令 执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两 条指令就是数据相关的。
解决数据相关冲突的办法：
在流水CPU的运算器中设置若干运算结果缓冲寄存器， 暂时保留运算结果，以便于后继指令直接使用，这称为 “向前”或定向传送技术。
控制相关
控制相关冲突是由转移指令引起的。
流水CPU中一个指令周期的任务分解
其中：取指令（IF）、译码（ID）、 执行（EX）、写回（WB）
表示流水计算机的时空图
表示超标量流水计算机的时空图
2）超标量结构
Pentuim CPU
超标量流水：指具有两条以上的指令流水线； 在一个时钟周期内可以执行两条或两条以 上指令。
时间并行技术和空间并行技术的综合应用。 486 CPU
算术运算（加、减、 乘、除）和逻辑运算 （与、或、非）。也 称为执行单元。
3.1
CPU的功能和组成
一组寄存器，CPU内
2. CPU的基本组成
部临时存放各种信息 的器件，它们可以直 接参与运算并保存运 算的各种结果。
指令
内 存 储 器
控制器
数据 运算结果 操作命令
寄 存 器
运 算 器
中 央 处 理 器
3.2
CPU工作过程
I、 指令执行的基本方式 CPU是控制并执行指令的部件。
CPU执行指令的过程
指令周期是指取出并执行一条指令的时间。 计算机运行程序 重复指令周期 执行指令序列
设一条指令的执行过程可以被分为若干步： 取指令
取操作数
执行
存结果
指令的基本执行方式→串行执行（顺序执行）
取指令
取操作数
寄 存 器
运 算 器
中 央 处 理 器
主要用来读取、分析和执
行指令，是产生各种控制 命令的全机指挥中心，能 通过时序控制自动协调微 机各部件之间同步工作。
3.1
CPU的功能和组成
2. CPU的基本组成
运算器主要负责完成
指令
内 存 储 器
控制器
数据 运算结果 操作命令
寄 存 器
运 算 器
中 央
2. CPU的基本组成
控制器（控制单元）
运算器
(算术/逻辑运算单元（ALU）)
寄存器组
总线
3.1
CPU的功能和组成
控制器是CPU的指挥中 心，它能解释指令的含义， 控制运算器的操作，记录 内部状态。
2. CPU的基本组成
指令
内 存 储 器
控制器
数据 运算结果 操作命令
3.1
CPU的功能和组成
2. CPU的基本组成
CPU中的主要寄存器
各种计算机的CPU可能有这样或那样的不同，但是在 CPU中至少要有6类寄存器：
①指令寄存器（IR） ②程序计数器（PC） ③地址寄存器（AR） ④数据冲寄存器（DR） ⑤通用寄存器（R0～R3） ⑥状态字寄存器（PSW）
保存下一条要执 行的指令地址
流水线的实现 子任务的划分---决定流水线性能的关键因素 方法：将T任务划分为k个子任务 T = ﹛T1，T2，…Tk﹜ K级流水线
要求：各子任务处理时间尽量相同，避免空转 效率：子任务并行工作。实际上每一个子任务 的总运算时间并没有缩短，而是系统的整体运算时间 缩短了。因此子任务划分越细，流水线效率越高，但 硬件代价也越高。
处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。
不同档次的微机，取决于微处理器的不同型号。
3.1
CPU的功能和组成
1. CPU的功能 2. CPU的基本组成
3. CPU中主要的寄存器
3.1
CPU的功能和组成
存储程序
1. CPU的功能
计算机求解问题是通过执行程序来实现的。
程序是由指令构成的序列，执行程序就是按指令序列逐条 执行指令。 一旦把程序装入主存储器中，就可以由CPU自动地完成从 主存取指令和执行指令的任务。
取指 部件1 取数 部件2 执行 部件3 回写 部件4
取指
部件1
取数
部件2
执行
部件3
回写
部件4
T1
部件1 部件2 部件3 部件4
取指A
T2
取指B
T3
取指C 取数B 执行A
T4
取指D
T5
取数D
执行C 回写B
T6
T7
取数A
取数C
执行B 回写A
T
执行D
回写C
回写D
指令流水时空图
1）流水工作方式： 将一个计算任务细分成若干个子任务，每个子 任务由专门的部件处理，多个计算任务依次进行并 行处理。
标量结构：在一个时钟周期内，能够执行一条指令。
流水线中的主要问题
资源相关 多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期 内争用同一个功能部件所发生的冲突。
假定指令流水线由五段组成
解决资源相关冲突的办法：
一是第I4条指令停顿一拍后再启动； 二是增设一个存储器，将指令和数据分别放在两个 存储器中。
暂时存放ALU运 算的结果信息
保存当前正在执行 的一条指令
保存由算术指令和逻辑指令运行或测试 的结果建立的各种条件码内容。 如：进位C，溢出V，结果为零Z等
保存当前CPU所访问的 内存单元的地址。
暂时存放由内存读出的一条指 令或一个数据字；反之，CPU 向内存写入数据字也放在其中 暂存
读数据： 写数据： 读指令：
运算器 输入
存储器
输出 控制器
主机
中央处理器 CPU
第3章 微处理器
3.1 3.2 3.3 3.4
CPU功能和组成 CPU工作过程 CPU主要性能指标 微处理器的发展
CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是计算机的
核心部件，是整个计算机系统的运算、控制和指挥中心。 微处理器是用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央
总线
总线是一种公用导线，是计算机中各组成部件之间 相互传递信息的“公路”。
总线分类
根据总线宽度（数据位数）不同，可分为：
CPU内部总线（决定数据处理能力）和CPU外 部总线（决定数据传输能力）。
根据传送内容不同，可分为：
数据总线DB（有位数，双向）、地址总线AB （有位数，单向）和控制总线CB（无位数，某一时刻 单向、整体双向）。
当执行转移指令时，依据转移条件的产生结果， 可能为顺序取下条指令；也可能转移到新的目标地址 取指令，从而使流水线 发生断流。
为了减小转移指令对流水线性能的影响，常用以 下两种转移处理技术：
延迟转移法
由编译程序重排指令序列来实现。 基本思想:先执行再转移
转移预测法 用硬件方法来实现，依据指令过去的行 为来预测将来的行为。