最新D硬件讲义计算机硬件基础第三章 微机的总线与主板-2第二章

3. CPU中的寄存器
计 按功能分有通用寄存器和专用寄存器 算 ⑴ 通用寄存器 机 ➢ 存放原始数据和运算结果
➢ 作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
硬 ⑵ 专用寄存器 件 ➢ 程序计数器PC
技 ➢ 指令寄存器IR等
术 ➢ 状态标志寄存器
基 主要包括两部分内容： ✓ 状态标志，如：进位标志、结果为零标志等，大多数运算类指令的
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2.2.2 计算机中数据信息的表示
1. K进制数转换为十进制数
计 位权展开法
算 【例一】将下列数值转换为十进制数
机 (101.01)2 (205.4)8 (AF.8)16 解： (101.01)2= 1×22＋0×21＋1×20＋0×2 -1＋1×2-2 =(5.25)10
硬
(205.4)8= 2×82＋0×81＋5×8 0＋4×8 –1 =(133. 5)10
运算操作数内AL之部U是一总运，线算且A器运LU的算运核后算心的的，操它作是数以器全。 结果又总是加返器回为累基加础器，。辅以移位寄存器
及相应的控制逻辑组合而成的
电路，在控制信号的作用下可
硬件 根据指令内容指，令（寄I标的态R存)志状标器寄态志存和，器特如寄 存主征：通要：进完辑用用包位寄成运于括标存加算存两志器、。放部、组减分结AL、内果U操乘容为作、：零结除状标果几累各加种器逻(ACC)
1．运算器
计 ⑴ 累加器A：N位的寄存器，用于保存运算过程中的有关数据。 算 ⑵ 暂存器：N位寄存器，接收来自累加器和数据总线的数据。 机 ⑶ 加法器Σ：由N个全加器构成。 硬 加法器的两个输入：累加器A、暂存器
加法器的输出：送入累加器A，也可以发送给数据总线DB。
件 技 术 基 础
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2.2.1 中央处理器的基本构成
术 【例】数32343.43可以分解为：
基
3×104＋2×103＋3×102＋4×101＋3×100＋4×10 -1＋3×10 -2
础
位权 位权 位权 位权 位权 位权 位权
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2.2.2 计算机中数据信息的表示
常用数制
计
十进制 二进制 八进制 十六进制 K进制
算 基数
10
2
8
16
K
机
硬
进位 逢10进1
机 硬
N m n 1 K n 1 m n 2 K n 2 . . . m 0 K 0 m 1 K 1 m 2 K 2 . . .
件 基数 (K) ： 是最大进位数(进制数)，例如:十进制基数为10; 六十进
技
制(时间)的基数为60等。 系数 (m) ： 每个数位上的值，取值范围0—k-1
技 发出控制信号指。令译志影码等响器，到大这多些器 组数标堆运志栈算位指类。针指控(S令制P)的标执志行，将如会： 累加器锁存器
术
（I中D)断标志（、IR陷)程阱序标计志数器等(。PC)
基
。
操作控制器
ALU
暂存器
础
（OC)
控制总线(CB)
控制器
运算器
标志寄存器(FR)
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2.2.1 中央处理器的基本构成
逢2进1
逢8进1
逢16进1 01234
逢K进1
件 可用 0 1 2 3 4
技
数码
56789
01
0123 4567
56789 ABCDEF
0…K-1
术 K进制数的某些性质：
基
小数点右移n 位——相当于乘以K n（增加K n 倍）
础
小数点左移n 位——相当于除以K n （为K n 份之一）
思考： m位K进制数，其最大数值是多少？最小数值是多少？
➢ 加速程序执行的方法
基 础 习题与思考题
1—15、18、21、25、26、33、34
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2.2.1 中央处理器的基本构成
地址总线(AB)
数据总线(DB)
计 算 指令寄存器组用
于存放要执行的
指机令。
寄存器累组加用器于是暂一存个特殊的通用寄存 数地据址、器缓命，存令他器总是提供送入暂AL存U的器两的个作用保从将数要据送缓入存器
机 操作等命令(人读数据)都必须采用二进制编码(机读数据)来表示和处
硬 理。也就是说： 在计算机内一切信息必须进行数字化编码（即用二
件 进制代码形式），才能在机内传送、存储和处理。
技
3. 人们输入到计算机中的各种信息，都要 通过系统自动转换成 计算机能处理的二 进制数，处理完成后，系统把这些处理 过的二进
础
执行将会影响到这些标志位。
✓ 控制标志，如：中断标志、陷阱标志等。
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2.2.2 计算机中数据信息的表示
1.数字化信息编码的概念：
计 2. 在计算机 中 ， 数 字 是 以 一 串 “0” 或 “1”的二进制代码来
算 表示的，这是一种计算机唯一能识别的机器语言。所有需要计算机 加以处理的数、字字母、文字、图形、图象、声音等信息以及控制
术 制数再自动还原成各种信息。 即：
基 4.
输入 → 处理 → 输出
础 5.
(多类型信息1) (二进制) (多类型信息2)
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2.2.2 计算机中数据信息的表示
➢进位计数制：
计
按进位的方法进行计数，称为进位计数制。也就是 数字累计到
算
最大计数(进制数)时，数码长度就增加一位或数码高位数值增 1。 任意进制数的表示
D硬件讲义计算机硬件 基础第三章 微机的总
线与主板-2第二章
第二章 计算机的基本工作原理与
指令系统
2.3 内存的组成及读写原理
计 ➢ 内存组成和基本结构 ➢ 内存的读写
算 ➢ 典型微机的内存接口
机 ➢ 内存堆栈与堆栈操作
硬
2.4 指令系统
➢ 指令系统简介
件 ➢ 指令系统的发展
技 2.5 计算机的工作过程 术 ➢ 指令的执行过程
2.控制器
⑴ 程序计数器PC，又称指令计数器
计 ⑵ 指令寄存器IR，存放从内存中取出的
算 待执行的指令。 ⑶ 指令译码器ID，又称操作码译码器或
机
指令功能分析解释器。
硬 ⑷ 地址形成部件 ⑸ 微操作信号发生器
件
指令的执行都可分解成一系列微
技
操作控制信号。微操作信号发生器的 根据指令译码器的输出和时序部件提
术
供的定时信号，确定完成该指令所需
基
要的步骤以及完成每一步骤所需要的 控制信号组合。
础 ⑹ 时序部件，给出定时信号以确定产生 控制信号的具体时间。
CB AB DB
程序计数器 PC 地Biblioteka Baidu形成部件 At
IR OP
A
指令译码器
微操作信号 发生器
时序部件
微命令
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2.2.1 中央处理器的基本构成