微型计算机系统的微处理器
什么是微处理器,由几部分组成
什么是微处理器,由几部分组成
微处理器是微型计算机的核心部分，又称为中央处理器(简称CPU)。
微处理器主要由控制器和运算器两部分组成（还有一些支撑电路），用以完成指令的解释与执行。
微处理器由算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logical Unit）、累加器和通用寄存器组、程序计数器（也叫指令指标器）、时序和控制逻辑部件、数据与地址锁存器/缓冲器、内部总线组成。
其中运算器和控制器是其主要组成部分。
逻辑部件：
英文Logic components；运算逻辑部件。
可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。
寄存器部件：
寄存器部件，包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。
通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。
通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。
控制部件：
英文Control unit；控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。
其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。
微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。
中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。
简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。
微型计算机系统
微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。
随着大规模集成电路的应用，计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小，微型计算机（简称为微型机或微机）应运而生，并获得广泛应用。
本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例，介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。
1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中，微机（Microc- omputer）是性能、价格、体积较小的一类，常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。
工作学习中使用的个人微机，生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。
微机的运算和控制核心，即所谓的中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），被称为微处理器（Microprocessor）。
它是一块大规模集成电路芯片，代表着整个微机系统的性能。
所以，通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。
1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。
字长（Word）表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数，例如一次进行运算、传输的位数。
时钟频率表明微处理器的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。
集成度表明微处理器的生产工艺水平，通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。
1．通用微处理器1971年，美国Intel（英特尔）公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。
该芯片成为世界上第一个微处理器4004。
它字长4位，集成了约2300个晶体管，时钟频率为108kHz（赫兹）。
以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。
4004随后被改进为4040。
1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008，其时钟频率为500kHz，集成度约3500个晶体管。
随后的几年当中，微处理器开始走向成熟，出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。
微型计算机基本硬件
微型计算机基本硬件微型计算机是目前计算机中使用最广泛，市场占有率最高的一类计算机。
微型计算机硬件系统由主机和常用外部设备两大部分组成。
主机由中央处理器和内存储器组成，用来执行程序、处理数据，主机芯片都安装在一块电路板上，这块电路板称为主板（Motherboard）。
为了与外围设备连接，在主机板上还安装有若干个接口插糟，可以在这些槽上插入与不同外围设备连接的接口卡，用来连接不同的外部设备。
1.4.1 微处理器CPU是微机硬件系统的核心，一般由高速电子线路组成。
目前的CPU都集成在一块芯片上，称为微处理器MP（Micro processor）。
同CPU一样，MP由运算器、控制器组成，它在很大程度上决定了微型计算机的性能。
微处理器不等于微型计算机，它只是组成微机的一个核心器件。
由于CPU在微机中的关键作用，人们往往将CPU的型号作为衡量和购买机器的标准，如586、PII、PIII、P4等微处理器都成为机器的代名词。
世界上第一块微处理器于1971年Intel公司研制成功，称为Intel 4004，字长为4位；在以后短短的30年中，Intel公司又相继推出了字长为8位、16位、32位的微处理器8080（1973）、8086（1978）、80286（1982）、80386（1985）、80486（1989）、Pentium（奔腾，又称586）（1993）、Pentium Pro（与Pentium统称P5）（1995）、PentiumII（1997）、PentiumIII （1999）、以及现在的 Pentium 4（2000）。
一般认为微处理器芯片的位数越多，其处理能力会越强。
除Intel公司外，AMD 公司、Cyrix公司、Motorola公司也生产微型计算机的微处理器。
1.4.2微型机的存储器微机的存储器是由主存储器（内存）和辅助存储器（外存）组成。
在主机内部，直接与CPU交换信息的存储器称主存储器或内存储器。
微机原理基本概念解析
1. 微处理器，微型计算机和微型计算机系统三者之间有何区别？答：微处理器即CPU，它包括运算器、控制器、寄存器阵列和内部总线等部分，用于实现微型计算机的运算和控制功能，是微型计算机的核心；一台微型计算机由微处理器、内存储器、I/O接口电路以及总线构成；微型计算机系统则包括硬件系统和软件系统两大部分，其中硬件系统又包括微型计算机和外围设备；由此可见,微处理器是微型计算机的重要组成部分，而微型计算机系统又主要由微型计算机作为其硬件构成。
2. CPU在内部结构上由哪几部分构成？CPU应具备哪些主要功能？答：CPU在内部结构上由运算器、控制器、寄存器阵列和内部总线等各部分构成，其主要功能是完成各种算数及逻辑运算，并实现对整个微型计算机控制，为此，其内部又必须具备传递和暂存数据的功能。
3. 累加器和其它通用寄存器相比有何不同？答：累加器是通用寄存器之一，但累加器和其它通用寄存器相比又有其独特之处。
累加器除了可用做通用寄存器存放数据外，对某些操作，一般操作前累加器用于存放一个操作数，操作后，累加器用于存放结果。
4. 微型计算机的总线有哪几类？总线结构的特点是什么？答：微型计算机的总线包括地址总线、数据总线和控制总线三类，总线结构的特点是结构简单、可靠性高、易于设计生产和维护，更主要的是便于扩充。
5. 试说明计算机用户，计算机软件，计算机硬件三者的相互关系。
答：计算机用户，计算机软件系统，计算机硬件系统共同构成一个计算机应用系统，三者在该系统中处于三个不同的层次。
计算机用户处于最高层，计算机软件处于中间层，计算机硬件系统处于最下层。
在这里计算机用户是系统的主宰，他们通过软件系统与硬件系统发生关系，指挥计算机硬件完成指定的任务。
即，计算机用户使用程序设计语言编制应用程序，在系统软件的干预下使用硬件系统进行工作。
6. 存储单元的选择由什么信号控制？读、写靠什么信号区分？答：存储单元的选择由地址信号控制，而对存储单元进行读操作还是写操作则要靠读、写信号区分。
说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
微型计算机系统是一种基于微处理器和具有一定输入、输出功能的计算机系统。
它主要由以下四个部分组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备。
下面就对这四个部分的作用进行详细介绍。
一、中央处理器（CPU）中央处理器是微型计算机系统的核心，它是控制计算机系统各个部件协同工作的中心。
中央处理器包括运算器和控制器两个部分，运算器进行算术和逻辑运算，而控制器则指挥各个部件的工作。
在计算机基本工作中，由中央处理器发出的指令和控制信号是最主要的。
二、存储器存储器是指计算机中的内存，是存放程序和数据的地方。
存储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。
其中，RAM是可以读写的存储设备，它的主要功能是存放计算机进行操作时所需要的数据；而ROM是只读存储设备，主要作用是存放计算机启动时所需的程序。
三、输入设备输入设备是指用来输入数据和指令的设备，例如键盘、鼠标、扫描仪等。
它们的主要作用就是接受输入设备中的数据或指令，并将这些数据或指令为中央处理器使用。
四、输出设备输出设备包括显示器、打印机、喇叭等，它们的主要作用是将计算机处理后的结果以人们能够理解的形式显示或输出出来。
综上所述，微型计算机系统的硬件组成包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备四个部分，它们各自承担着不同的主要功能。
中央处理器是微型计算机系统的核心，存储器用来存放程序和数据，输入设备是用来输入数据和指令，输出设备则是用来将计算机处理后的结果展现出来。
这四个部分相互协调，共同构成了一个完整的微型计算机系统，它已经成为现代人们离不开的重要工具之一。
第2章微型计算机系统的组成及工作原理
2.5.6 ISA总线的定义与应用
2. ISA总线的信号线定义 ——98芯插槽，包括地址线、数据线、控制线、时钟和电源线 (1)地址线：SA019和LA1723 (2)数据线：SD015 (3)控制线：AEN、BALE、 IOR 和 IOW、 SMEMR和 SMEMW
MEMR 和 MEMW、 MEM CS16 和 I/O CS16 、SBHE
2.1.2 微机系统的软件配置
系统软件、工具软件、应用软件、用户应用程序
.3 微机系统中的信息流与信息链
1. 微机系统中信息流与信息链的构成 信息流：存储器中的数据、程序代码；接口寄存器中的I/O数据、 状态、I/O命令 信息链：信息流在系统中流动的路径； 包括物理(硬件)环节和逻辑(软件)环节 2. 微机系统中信息流与信息链 ——早期微机系统/现代微机系统中的信息链 3. 研究信息流与信息链的意义 ——通过信息流从整体上认识微机体系结构和组成微机系统的各 部件之间的关系
2.5.7 现代微机总线技术的新特点
3. 总线桥 (1) 总线桥 ——总线转换器和控制器，是两种不同总线间的总线接口 内部包含兼容协议及总线信号和数据缓冲电路；把一条总线映 射到另一条总线上 北桥：连接CPU总线和PCI总线的桥 南桥：连接PCI总线和本地总线(如ISA)的桥 (2) PCI总线芯片组 ——实现总线桥功能的一组大规模集成专用电路 保持主板结构不变前提下，改变这些芯片组的设计，即可适应 不同微处理器的要求 4. 多级总线结构中接口与总线的连接
2.4 I/O设备与I/O设备接口
2.4.1 I/O设备及其接口的作用
1. I/O设备的作用 2. I/O设备接口的作用——连接与转换
2.4.2 I/O设备的类型及设备的逻辑概念
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
第2章 微型计算机和微处理器的结构
2.1.1 微处理器（微处理机）
微处理器：是微型计算机的中央处理部件，是由一片 或几片大规模集成电路组成的中央处理器，一般也称 CPU（Center Process Unit）。其内部通常包括算术逻辑 部件，累加器、通用寄存器组，程序计数器，时序和控制 逻辑部件，内部总线等等。 2.1.2 存储器
存储结果 1
取指令 4
……
EU
……
译码 1
执行 1
译码 2
执行 2
……
（b）流水处理
如图： 8086/8088 CPU 由于指令执行部件EU和总线接口 部件BIU相互独立，可并行操作，进行流水线处理。若一条指 令执行过程中不需要从存储器取操作数和向存储器存储结果， 即不占CPU总线时间，总线接口部件便可对下一条要执行的指 令预取。可见。采用流水线技术提高了指令执行速度。
2.2.3 8086/8088微处理器的功能结构 从功能上来看，8086/8088 CPU可分为两部分，即总线接 口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。
图2.3 8086/8088CPU内部功能结构图
(1) 执行部件（EU）
功能：负责指令的执行。(主要进行8位及16位的各种运算) 组成：①ALU(算术逻辑单元)； ②通用寄存器组； ③标志寄存器（ FLAGS ）。 ①通用寄存器（AX、BX、CX、DX） 8086 有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX）， 可以存放16位的操作数，也可分为8个8位的寄存器（AL、AH； BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称为累加器， BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存 器。这些寄存器在具体使用上有一定的差别，如表2-1所示。
微处理器
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动**等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机 床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智 能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理 器建造。
微处理器
计算机的运算核心和控制核心
01 综述
03 的分类
目录
02 内部结构 04 发展历程
05 组成
07 其他发展
目录
06 AMDCPU 08 中国研发
微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的 功能。
微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控 制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第三阶段（1978—1984年）即16位微处理器。1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了 方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。
8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相 配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指 数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二 代、பைடு நூலகம்三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原 先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。
微型计算机原理及应用第三版课后答案
微型计算机原理及应用第三版课后答案【篇一：《微型计算机原理及应用》课后习题答案】=txt>第一章1.1 解释题(1) 微处理器【解答】由大规模集成电路芯片构成的中央处理器（cpu），叫做微处理器。
(2) 微型计算机【解答】以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出接口电路、总线以及相应的辅助电路而构成的计算机裸机，叫做微型计算机。
(3) 微型计算机系统【解答】微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
即由微型计算机、配以相应的外部设备（如打印机、显示器、键盘、磁盘机等），再配以足够的软件而构成的系统。
(4) 单板机【解答】将微处理器、ram、rom以及i/o接口电路，再配上相应的外设（如小键盘、led显示器等）和固化在rom中的监控程序等，安装在一块印刷电路板上构成的微型计算机系统称为单板机。
(5) 运算器【解答】运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由alu（arithmetic and logic unit,算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。
(6) 地址总线【解答】地址总线是cpu对内存或外设进行寻址时，传送内存及外设端口地址的一组信号线。
地址总线的条数多少决定了cpu的寻址能力。
(7) 数据总线【解答】数据总线是cpu与内存或外设进行信息交换时，所用的一组数据信号线。
它决定了cpu一次并行传送二进制信息的位数，反映出cpu的“字长”这个重要性能指标。
(8) 控制总线【解答】控制总线是在cpu与外部部件之间传送控制信息（如读/写命令、中断请求命令等）的一组信号线。
1-2 单片机应包括哪些基本部件？其主要应用于哪些领域？【解答】一般单片机芯片中包括微处理器、ram、rom、i/o接口电路、定时器/计数器，有的还包括a/d、d/a转换器等。
其主要应用于智能化仪器仪表及工业控制领域。
1-3 按图1-11和图1-12，写出取第二条指令操作码和执行第二条指令的过程。
【解答】1) ip的值（002h）送入地址寄存器ar；2) ip的内容自动加1，变为003h；3) ar将地址码通过地址总线送到存储器的地址译码器，经译码后选中002h单元；4) 微处理器给出读命令；5) 所选中的002h单元内容04h送上数据总线db；6) 数据总线db上的数据04h送到数据寄存器dr；7) 因是取指操作，取出的是指令操作码04h，即由dr送入指令寄存器ir；8) ir中的操作码经指令译码器id译码后，通过pla发出执行该指令的有关控制命令。
CPU、MPU、MCU、SoC的联系与区别
CPU、MPU、MCU、SoC的联系与区别1、CPUCPU(Central Processing Unit)，是一台计算机的运算核心和控制核心。
CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
计算机的可编程性主要是指对中央处理器的编程。
1970年代以前，中央处理器由多个独立单元构成，后来发展出由集成电路制造的中央处理器，这些高度收缩的组件就是所谓的微处理器，其中分出的中央处理器最为复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元，也就是所谓的核心。
差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。
CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。
所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。
2、MPUMPU(Micro Processor Unit)，叫微处理器**，是可编程特殊集成电路。
MPU只是一个处理器，需要搭配内存等非常多的其他外设才可以构成一个系统。
MCU内部有处理器、内存、Flash及其他模块，仅仅需要搭配少量外设就可以构成一个系统。
在上世纪80年代非常流行，那时的微型计算机、游戏机都是使用MPU。
比如Motorola公司的68000芯片就是一款主流的微处理器(MPU)。
下图是一款AlphaMicroAM-1000系列的微型计算机电路板，电路板右侧中间最大的芯片就是MPU68000。
后来MPU逐渐式微，可以认为MPU发现到现在只剩下了intel、AMD公司x86系列CPU。
这类CPU也越来越复杂，称之为“微处理器”似乎不恰当了。
在个人电脑领域，可以看到类似下图的主板。
主板上插上CPU、内存条、声卡等等就构成了一台计算机。
整个主板体积庞大、制造复杂。
3、MCUMCU(Micro Control Unit)，叫微控制器，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，把中央处理器、存储器、定时/计数器（timer/counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，形成芯片级的芯片。
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。
CPU、MCU、MPU、DSP的区别
CPU（Central Processing Unit，中央处理器）发展出来三个分枝，一个是DSP （Digital SignalProcessing/Processor，数字信号处理），另外两个是MCU（Micro ControlUnit，微控制器单元）和MPU（Micro Processor Unit，微处理器单元）。
MCU集成了片上外围器件；MPU不带外围器件（例如存储器阵列），是高度集成的通用结构的处理器，是去除了集成外设的MCU；DSP运算能力强，擅长很多的重复数据运算，而MCU则适合不同信息源的多种数据的处理诊断和运算，侧重于控制，速度并不如DSP。
MCU区别于DSP的最大特点在于它的通用性，反应在指令集和寻址模式中。
DSP 与MCU的结合是DSC，它终将取代这两种芯片。
在20世纪最值得人们称道的成就中，就有集成电路和电子计算机的发展。
20世纪70年代出现的微型计算机，在科学技术界引起了影响深远的变革。
在70年代中期，微型计算机家族中又分裂出一个小小的派系--单片机。
随着4位单片机出现之后，又推出了8位的单片机。
MCS48系列，特别是MCS51系列单片机的出现，确立了单片机作为微控制器（MCU）的地位，引起了微型计算机领域新的变革。
在当今世界上，微处理器（MPU）和微控制器（MCU）形成了各具特色的两个分支。
它们互相区别，但又互相融合、互相促进。
与微处理器（MPU）以运算性能和速度为特征的飞速发展不同，微控制器（MCU）则是以其控制功能的不断完善为发展标志的。
DSP有两个意思，既可以指数字信号处理这门理论，此时它是Digital Signal Processing的缩写；也可以是Digital Signal Processor的缩写，表示“数字信号处理器”，有时也缩写为DSPs，以示与理论的区别。
MPU是Micro Processor Unit的缩写,指“微处理器”。
早期甚至多达7、8颗，但目前大多合并成2颗，一般称作北桥（North Bridge，是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥）芯片和南桥(South Bridge，南桥芯片负责I/O总线之间的通信)芯片，在计算机中起到转接桥的作用，转接数据.CPU是英语“Central Processing Unit”的缩写，指“中央处理单元”，是计算机的大脑，起到运算数据的作用，而CPU的指令调用、数据传输、各个设备的工作状态都需要CPU通过MPU转接控制才能完成.MCU(MicroControllerUnit)中文名称为“微控制单元”，又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)，简称“单片机”，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
第02章 微型计算机系统中的微处理器
主要引线（最小模式下）：
8088是工作在最小还是最大模式由MN/MX端状态决 定。MN/MX=0工作于最大模式，反之工作于最小模式
AD7---AD0：低8位地址和数据信号分时复 用。在传送地址信号时为单 向，传送数据信号时为双向。 A19--- A16：高4位地址信号，分时复用。 A15--- A8 ：输出8位地址信号。
第2章 微型计算机系统中的微处理器
2.1 微型计算机的组成及工作原理 2.1.1微型计算机基本结构（冯诺依曼结构）
存储程序工作原理是指把程序存储在计算机内， 使计算机能像快速存取数据一样地快速存取组 成程序的指令。为实现控制器自动连续地执行 程序，必须先把程序和数据送到具有记忆功能 的存储器中保存起来，然后给出程序中第一条 指令的地址，控制器就可依据存储程序中的指 令顺序周而复始地取指令、译码、执行，直到 完成全部指令操作为止，即控制器通过指令流 的串行驱动实现程序控制
2.1.2微处理器CPU
1、寄存器组 2、算术逻辑单元ALU 3、控制器 （1）程序计数器PC （2）地址寄存器AR （3）数据寄存器DR （4）指令寄存器IR和指令译码器ID （5）时许部件
2.1.3 总线
1、DB 2、AB 3、CB
2.1.4 存储器----P11 通常指内存，有读、写操作
图2-13 8086CPU最小模式下的典型配置
2．最大工作模式
由图2-4可知， 最大模式配 置和最小模 式配置有一 个主要的差 别： 最大模 式下多了 8288总线控 制器。
图2-4 8086CPU最大工作 模式下的典型配置
2.6 8086的总线时序
1．读周期的时序 2．写周期的时序
1．读周期的时序（图2-9）
第2章
微机原理知识点总结
第一章1.辨析三个概念：微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器:简称μP或MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。
微型计算机: 简称μC或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。
微型计算机系统（主机+外设+软件配置）(Microcomputer system) 简称μCS或MCS，是指以微型计算机为中心, 以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件)以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。
2.微机系统结构（三种总线结构）：数据总线，地址总线，控制总线第三章内部结构,由两部分组成：总线接口单元BIU(Bus Interface Unit); 执行单元EU(Execution Unit). (1).总线接口单元BIU组成：4个16位的段寄存器（CS、DS、ES、SS）；1个16位的指令指针寄存器IP；1个20位的地址加法器；1个指令队列（长度为6个字节）;I/O控制电路（总线控制逻辑）；]内部暂存器。
BIU的功能：根据EU的请求负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据。
①BIU从内存取指令送到指令队列②当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。
（2）执行单元EU（Execution Unit）组成：①ALU（算术逻辑单元）；②通用寄存器组AX,BX,CX,DX（4个数据寄存器）'BP(基址指针寄存器)SP(堆栈指针寄存器)SI(源变址寄存器)DI(目的变址寄存器)③数据暂存寄存器④标志寄存器FR⑤EU控制电路~作用：负责执行指令，执行的指令从BIU的指令队列中取得；运算结果和所需数据，则由EU向BIU发出请求，经总线访问内存或I/O端口进行存取。
《计算机原理与应用》习题(1-4章)
《计算机原理与应用》习题（1-4章）第1章微机系统导论1.2 微处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有何联系与区别?答：微处理器是微型计算机的中央处理器，微型计算机是微型计算机系统硬件部分的核心部件。
微处理器是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件。
微型计算机又称主机，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机。
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（如硬盘、显示器、键盘、鼠标等）、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥微型计算机工作的软件系统（如系统软件、应用软件）所构成的系统。
1.3 微机硬件系统的组成部分包括哪几部分?目前流行的实际微机硬件系统一般都由哪些部件组成?答：微机硬件系统一般都是由主机板（包括CPU、CPU外围芯片组、主存储器RAM、BIOS芯片与总线插槽）、外设接口卡、外部设备（如硬盘、光驱、显示器、打印机、键盘、鼠标与调制解调器）以及电源等部件所组成。
目前流行的实际微机硬件系统一般包括CPU、主板、内存、显卡、声卡、显示器、硬盘、光驱、键盘、鼠标、音箱、调制解调器、机箱以及电源等。
1.7 一个最基本的微处理器由哪几部分组成？它们各自的主要功能是什么？答：一个最基本的微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列3个部分组成。
运算器又称为算术逻辑单元（ALU），用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作；控制器包括指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、可编程逻辑阵列（PLA），三者共同作用完成取指控制、执指控制等操作；内部寄存器阵列包括若干个功能的寄存器和寄存器组，用以存放对应的数据，供控制器和运算器使用。
1.11 试说明位、字节、字长的基本概念及三者之间的关系。
1答：在计算机内部，程序和数据都是用0、1二进制代码的形式来表示的。
每一个二进制代码0或1就叫做1位（bit）信息，8位二进制代码作为一个字节（Byte），2个字节组成一个字（Word），字长表示计算机数据总线上一次能处理的信息的位数，1个字长=2个字节=16个位。
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8086／8088的功能结构
8086/8088的功能结构: BIU和EU
EU和BIU间的并行流水线方式，取指和执行可以重迭， 大大提高了CPU执行程序的速度。
总线接口单元 BIU（Bus Interface Unit），负责与 存储器、I/O 端口进行数据传送。
取指令：总线接口部件从内存中取出指令后送到指令队列。 预取指令。 配合EU执行指令，存取操作数和运算结果。
指系统中只有8086／8088一个微处理器，最小模式也称 单处理器模式。在最小模式系统中，所有的总线控制信号都直 接由8086／8088PCU产生。当CPU的引脚MN／MX接高电 平（＋5 V）时，构成最小模式。
最大工作模式：指系统中包含有两个或两个以上的微处理。 一个为主处理器（8086／8088CPU），其他的称为协处理 器，协助主处理器工作。MN／MX接低电平（地）时，构成最 大模式。
第2章 微型计算机系统的微处理器
本章主要内容：8086／8088的编程结构及其CPU的 引脚信号和工作模式
8086/8088微处理器的基本结构、各部件功能 8086／8088 CPU两种工作模式的特点 8086／8088 CPU主要引脚信号及其使用 8086／8088 CPU内部寄存器结构及其使用 存储器组织的分体结构及分段管理机制 8086的I／O组织 ，两种编址方式的特点 时序的基本概念，以最小模式来分析典型时序 ARM处理器特点、工作状态、工作模式、支持的数据类型 ARM处理器的寄存器、I/O组织、功能结构
4、RD（Read）读信号。输出、三态、低电平有效。 有效时，表示CPU正在对存储器或I／O端口进行读操作，具体是 对存储器读，还是对I／O端口读，由 IO/M（8088为IO/M）决定。
5、READY准备就绪,输入。 用来使CPU和慢速存储器或I／O设备之间实现速度匹配的信号。 在每个总线周期的第3个T状态对READY引脚进行检测。
组成
段地址寄存器（CS、DS、ES、SS）。 16位指令指针寄存器IP。 地址加法器(形成20位物理地址), 6字节（8086）或4字节（8088）的指令队列, 总线控制电路（输入输出控制逻辑）
8086/8088的功能结构: BIU和EU
注:
1）指令队列 8086 的指令队列为6个字节, 8088 的指令队列为4个字节。
2.2 8086／8088CPU的引脚信号和工作模式
2.2.2 8086／8088CPU的引脚信号和功能（续）
6、TEST（Test）测试信号，输入、低电平有效。 用于协调8086／8088CPU与协处理器的工作。 7、 INTR（Interrupt Request）可屏蔽中断请求信号,输入、高电平 有效。在每条指令周期的最后一个时钟周期检测。 8、 NMI（NO－Maskable Interrupt）不可屏蔽中断请求信号，输 入、高电平有效，边沿触发，正跳变有效。 9、RESET（Reset）复位信号，输入、高电平有效,至少保持4个时钟周 期。 10、CLK（Clock）主时钟输入端 11、MN/ MX（Maximum Mode Control）最小／最大模式控制信 号。当此引脚接高电平时，CPU工作于最小模式；接低电平时，CPU工作于最 大模式。 12、GND、VCC和电源
常与主处理器8086／8088CPU配合的协处理器：一个 是专用于数值运算的协处理器8087；另一个是专用于输入／ 输出操作的协处理器8089。
最大模式是一个多处理器系统，需要解决主处理器和协处 理器之间的协调工作问题和对系统总线的共享控制问题（增加 总线控制器8288）。
2.2 8086／8088CPU的引脚信号和工作模式
是对中断请求信号INTR的响应。CPU在整个中断响应周期内发出两 个连续的INTA负脉冲，第一个负脉冲是通知请求中断的外设，其发出的 中断请求已得到响应，外设接口收到第二个负脉冲后，向数据总线上送中 断类型码， 信号通常用来作为读取中断类码的选通信号。
2.2 8086／8088CPU的引脚信号和工作模式
2.2.3 最小模式 1、引脚信号 （4）ALE（Address Latch Enable）地址锁存允许信号，输出、
高电平有效。 在任何一个总线周期的T1状态，ALE输出有效电平，表示当前在地址
对于8088CPU，该信号定义为IO/M，功能相同。
（2）WR（Write）写信号，三态、输出、低电平有效。 有效时，表示CPU当前正在进行写操作，是写存储器还是写I/O端口。 由IO/M 来区分。DMA方式时，IO/M 被置成高阻态。
（3）INTA（Interrupt Acknowledge）中断响应信号，输出、 三态、低电平有效
8086／8088处理器的启动和程序执行过程
1、CPU的启动
8086／8088系统中，CPU被启动后，处理器内部的 各寄存器和标志寄存器的内容自动设置为：
CS FFFFH DS 0000H
SS 0000H ES 0000H
IP 0000H
指令队列空
FR 0000H （禁止中断）
因CS＝FFFFH，IP＝0000，所以8086／8088将 从地址FFFF0H开始执行指令。故8086／8088引导程序 的入口地址在FFFF0H。
8086／8088 CPU的总线周期概念
总线周期：BIU通过系统总线对存储器或I／O端口进行 一次读／写操作的过程称为一个总线周期。
8086／8088CPU的一个基本总线周期由4个时钟周期 （T1~T4）组成，也称4个T状态。
CPU在每个时钟周期内完成若干个基本操作，具体是：
T1状态：CPU向多路复用总线上发送地址信息指出要寻 址的存储单元或外设端口地址。
T4状态：总线周周期概念
TW等待状态：如果存储器或I／O设备不能及时 配合CPU传送数据，这时外设或存储器会通过 “READY”信号线在T3状态启动之前向CPU发 数据“未准备好”信号，迫使CPU在T3状态后 插入等待状态TW。TW状态的总线情况与T3周 期的情况相同。当被选中的存储器或I／O端口 有足够的时间来完成读写操作时，就发出“准备 好”Ready）信号，使CPU脱离TW状态继续 工作。
第2章 微型计算机系统的微处理器
Intel 8088/8086CPU
HMOS工艺制造，双列直插，40引脚 5 V电源，主时钟频率5 MHz (8086),4.77(8088) 内部16位数据总线,外部16位（8086）8位（8088） 地址线20位，寻址220=210×210=1K×1K=1M空间 8086 16位 CISC 8088为准16位计算机
8086／8088处理器的启动和程序执行过程
2、程序执行过程 设程序指令已在存贮器中，CPU按时钟节拍产生一系列 控制信号，有规则地重复进行以下过程。 （1）BIU从存贮器中取出一条指令存入指令队列。 （2）EU从指令队列取指令并执行指令。BIU利用总线 空闲时间，从内存取第二条指令或取第三条指令存入指令队列。 （3）EU执行下一条指令。如果前面一条指令有写存储 器的要求，则通知BIU把前条指令结果写到存贮器中，然后 再取指令存入指令队列。 （4）如指令执行要求读取操作数，由BIU完成。 （5）EU执行再下一条指令，返回（1）处继续执行。
2) 指令执行顺序 顺序指令执行：
指令队列存放紧接在执行指令后面的那一条指令。 执行转移指令：
BIU 清除指令队列中的内容，从新的地址取入指令， 立即送往执行单元，然后再从新单元开始重新填满队列。
8086/8088的功能结构: BIU和EU
2、执行部件EU （Execution Unit）
功能：负责指令执行。 组成：
T1空闲状态：如果在一个总线周期之后，不立 即执行下一个总线周期，或者当指令队列是满的， 执行部件EU又没有访问总线的要求，这时BIU 就处于空闲状态。空闲状态，可以包含一个或几 个时钟周期。
8086/8088 CPU的典型总线周期时序
2.2 8086／8088CPU的引脚信号和工作模式
2.2.1 最大和最小工作模式 最小工作模式：
ARM CPU
32位 RISC处理器，ARM7TDMI属于ARM v4体系结构， 采用冯诺伊曼结构，3级流水处理，平均0.9DMIPs/Mhz性 能。ARM7TDMI没有MMU和Cache，仅支持不需要MMU 和Cahce的小型实时操作系统，如VxWorks、uC/OS-II 和uLinux等RTOS。其他的ARM7系列内核有ARM720T和 ARM7E-S等。
2.2.2 8086／8088CPU的引脚信号和功能
8086／8088 CPU采用了引脚复用技术。8086／8088的 数据线和地址线是复用的,有些引脚在最大模式和最小模式 有不同的意义。
2.2 8086／8088CPU的引脚信号和工作模式
2.2.2 8086／8088CPU的引脚信号和功能 1、AD15~AD0（Address/Data Bus）地址／数据复用总线
8086／8088处理器的启动和程序执行过程
所以，程序的执行过程就是CPU取指 令、分析指令、执行指令，再取指令这样 一个循环重复过程。