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
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)
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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
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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
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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
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2>CPU发出"读"控制信号(经过控制总线CB)
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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
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下面是读和写操作的流程图
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