计算机硬件——课件

3.I/O接口和输入输出设 3.I/O接口和输入输出设 备
M/IO
M/IO
M/IO
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第二节
一、硬件结构
微型计算机的硬件结构 及简单工作过程
微型计算机在硬件上普遍采用总线结构， 微型计算机在硬件上普遍采用总线结构，总线结构使系统构成 方便，并具有很好的可维护性和可扩展性。 方便，并具有很好的可维护性和可扩展性。
微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心。不同的微处理器， 微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心。不同的微处理器， 其性能有所不同，但基本组成是相同的，由运算器、 其性能有所不同，但基本组成是相同的，由运算器、控制器和寄存器 阵列三个主要部件组成。 阵列三个主要部件组成。
① 运算器
执行算术运算和逻辑运算的部件， 由累加器（ Accumulator， 执行算术运算和逻辑运算的部件 ， 由累加器 （ Accumulator ， A ） 、 暂 存 器 （ Temporary ， TMP ） 、 算 术 逻 辑 单 元 （ Arithmatic Unit，ALU） 标志寄存器（ Registers， Logic Unit ， ALU ） 、 标志寄存器 （ Flag Registers ， F ） 和一些逻 辑电路组成。 辑电路组成。 累加器 算术逻辑单元 标志寄存器
存储器示意图
0 0 0
A0 A1 A2
AR 地 址 码 缓 冲 器 地 址 译 码 器
0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
译码控制线
RD WR CS
位线（8位）
读/写放大器 数据缓冲器
控制 电路
DR
2.微处理器 2.微处理器
二、总线
所谓总线，就是一组用于信息公共传输的信号线， 所谓总线 ， 就是一组用于信息公共传输的信号线 ， 连在总线上的 所有部件均能使用的公共线路，但使用必须是分时的。 所有部件均能使用的公共线路 ， 但使用必须是分时的 。 按传输信息方 向 ， 总线分为只能单方向传输信息的单向总线和可以双向传送信息的 双向总线。按传输信息类别，总线分为传输数据信息的数据总线 ,DB） 传输地址信息的地址总线（ （Data Bus ,DB）、传输地址信息的地址总线（Address Bus ，AB ） 和传输控制信息的控制总线（ CB） 和传输控制信息的控制总线（Control Bus, CB）。
③ 寄存器阵列
寄存器阵列主要包含两类寄存器，一是通用寄存器，供用户使用； 寄存器阵列主要包含两类寄存器，一是通用寄存器，供用户使用； 二是一些用途固定的专用寄存器，如程序计数器、堆栈指示器。 二是一些用途固定的专用寄存器，如程序计数器、堆栈指示器。 程序计数器PC 程序计数器PC 用于存放下一条要执行的指令在存储器中存放的地址。 用于存放下一条要执行的指令在存储器中存放的地址。
地址总线AB 因为地址信息总是由微处理器发出，寻址存储器或外设， 地址总线AB 因为地址信息总是由微处理器发出 ， 寻址存储器或外设 ， AB为单向总线 AB的位数越宽 寻址的空间就越大。 为单向总线。 的位数越宽， 故AB为单向总线。AB的位数越宽，寻址的空间就越大。8 位微处理器的地址总线为16位 即有AB 16条地址 位微处理器的地址总线为16位，即有AB15～AB0 16条地址 16 寻址范围为2 64KB KB； 线，寻址范围为216=64KB；目前生产的微处理器寻址范围 已达到64GB。 已达到64GB。 64GB CB包括微处理器向存储器发送的读选通信号RD、写选通 CB包括微处理器向存储器发送的读选通信号RD 包括微处理器向存储器发送的读选通信号 RD、 信号WR，以及外设向微处理器发送的中断请求信号NMI NMI、 信号WR，以及外设向微处理器发送的中断请求信号NMI、 WR INTR等 控制总线的各位作用不同，且一般都是单向的。 INTR等。控制总线的各位作用不同，且一般都是单向的。 根据总线的组织方式，可把微型计算机的硬件结构分为单总线、 根据总线的组织方式，可把微型计算机的硬件结构分为单总线、面 向微处理器双总线和面向存储器双总线结构。 向微处理器双总线和面向存储器双总线结构。
第四节 微型计算机的主要性能指标及典型 微型计算机
一、主要性能指标
指计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。 字长 指计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。 运算速度 计算机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来 表示。由于不同类型的指令的执行时间不同， 表示。由于不同类型的指令的执行时间不同，因而运算 速度的计算方法也不同， 速度的计算方法也不同， 指微型计算机配接各种外部设备的可能性、 外设扩展能力 指微型计算机配接各种外部设备的可能性、灵活性 和适应性。 和适应性。 软件是计算机的重要组成部分，它配置是否齐全， 软件配置 软件是计算机的重要组成部分，它配置是否齐全，直接 关系到计算机性能的好坏和效率的高低。 关系到计算机性能的好坏和效率的高低。 存储容量
第一章 微型计算机基础
㈠ 教学目标 介绍微机的基本知识以及微机系统的结构、工作原理、 介绍微机的基本知识以及微机系统的结构、工作原理、 主要性能指标和现代微机的先进技术。 主要性能指标和现代微机的先进技术。 ㈡ 学习要求 通过本章的学习，要求了解微机的基本结构、简单工作 通过本章的学习，要求了解微机的基本结构、 过程及现代微机的基本知识。 过程及现代微机的基本知识。
第四节 微型计算机的主要性计算机的组成
一、微型计算机系统的组成
硬件和软件两大部分组成
二、微型计算机的硬件组成
1.存储器 1.存储器
存储器是计算机中存储程序和数据的部件。计算机的存储器分为 存储器是计算机中存储程序和数据的部件。 两大部分，一部分为内部存储器或主存储器，简称内存或主存； 两大部分，一部分为内部存储器或主存储器，简称内存或主存；另一 部分为外部存储器或辅助存储器，简称外存或辅存。 部分为外部存储器或辅助存储器，简称外存或辅存。 描述存储器存储二进制信息量多少的指标。 存储容量 描述存储器存储二进制信息量多少的指标。存储二进制信 息的基本单位是位（bit， ）。一般把8 息的基本单位是位（bit，b）。一般把8个二进制位组成的 一般把 通用基本单元叫作字节（Byte，B）。微型计算机中通常以 通用基本单元叫作字节（Byte， ）。微型计算机中通常以 字节为单位表示存储容量。 字节为单位表示存储容量。 1024B为1KB 1024KB为1MB 1024MB为1GB 1024GB为1TB 1024B为 1024KB为 1024MB为 1024GB为 描述存储器工作快慢程度的指标， 存储速度 描述存储器工作快慢程度的指标，它指信息存入存储器和 从存储器中取出所需要的时间。 从存储器中取出所需要的时间。 存储的类型 半导体存储器 磁记录存储器 光盘存储器
第一节
Intel系列微处理器概述 Intel系列微处理器概述
一、8086／8088 微处理器 8086／
是标准16 位微处理器， 内外数据总线都为16 16位微处理器 16位 8086 是标准 16 位微处理器 ， 内外数据总线都为 16 位 ； 8088 是 准 16位微处理器 ， 内数据总线为16 位 ， 外数据总线为8 位 。 8086／ 16 位微处理器， 内数据总线为 16位 外数据总线为 8 8086 ／ 位微处理器 16 除了外数据位数及与此相关的部分逻辑稍有不同外， 8088 除了外数据位数及与此相关的部分逻辑稍有不同外，内部结构 和基本性能相同，指令系统完全兼容。 和基本性能相同，指令系统完全兼容。 8086／8088的设计中 引人了两个重要的概念： 的设计中， 在8086／8088的设计中，引人了两个重要的概念： 指令流水线 存储器分段
PF奇偶标志 PF奇偶标志 PF= 1 0 运算结果中“ 的个数为偶数 运算结果中“1”的个数为偶数 运算结果中“ 的个数为奇数 运算结果中“1”的个数为奇数
SF符号标志 SF符号标志 SF= 1 0 运算结果为负 运算结果为正
OF符号标志 OF符号标志 OF= 1 有溢出 0 无溢出
② 控制器
控制器是指令执行部件，包括取指令、分析指令（指令译码） 控制器是指令执行部件 ， 包括取指令 、 分析指令 （ 指令译码 ） 和 执行指令，由指令寄存器（ Register，IR） 执行指令 ， 由指令寄存器 （ Instruction Register ， IR ） 、 指令译码 器 （ Instruction Decoder ， ID ） 和 定 时 控 制 电 路 （ Timing and Control）等组成。 Control）等组成。
计算机硬件—计算机系统
计算机硬件—主机
计算机硬件—主板
CPU 存储器 I/O接口 接口 系统总线
计算机硬件—CPU
计算机硬件—存储器
存储器的层次结构
计算机硬件—辅存
计算机硬件—外设（输入）
计算机硬件—外设（输入）
计算机硬件—外设（输出）
第一章 微型计算机基础
第一节 第二节 第三节 微型计算机的组成 微型计算机的硬件结构及简单工作过程 微型计算机中的先进计算机技术
控制总线CB 控制总线CB
单总线结构的微型计算机
面向微处理器的双总线结构微型计算机
面向存储器的双总线结构微型计算机
四、简单工作过程
取指令、分析指令、 取指令、分析指令、执行指令 以一个简单程序执行过程为例，说明计算机是怎样工作的。程序功能： 以一个简单程序执行过程为例，说明计算机是怎样工作的。程序功能： 5CH+2EH，如结果无溢出，将结果存放到内存0200H单元后停机；如有溢 ，如结果无溢出，将结果存放到内存 单元后停机； 单元后停机 则直接停机。 出，则直接停机。
AF辅助进位标志 AF辅助进位标志 AF= 1 运算时有辅助进/借位 运算时有辅助进/ 运算时无辅助进/ 0 运算时无辅助进/借位