第三部分+微機系統(tǒng)概述

1、微機系統(tǒng)概述(計算機硬件基礎)1 計算機硬件基本組成外外部部設設備備接接口口主存儲器主存儲器運算器運算器控制器控制器輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備外存儲器外存儲器計算機程序計算機程序原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)計算結(jié)果計算結(jié)果指令或數(shù)據(jù)指令或數(shù)據(jù)控制信號控制信號2 指令系統(tǒng)ADD AX,BX操作碼操作碼地址碼地址碼MOV AX，1234HMOV AX，BX MOV AX，8054H MOV，AX SI3 中央處理器(CPU)運算器: 算術(shù)和邏輯運算控制器:整個系統(tǒng)的指揮中心，使運算器、存儲器和I/O設備等部件構(gòu)成一個有機整體。u 運算器 之 u 運算器 之 與門與門 或門或門 非門（反相器）非門（反相器

2、） 異或門異或門 與非門與非門RD SD QQ12觸發(fā)器是計算機中廣泛采用的一類邏輯電路，它具有觸發(fā)器是計算機中廣泛采用的一類邏輯電路，它具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，可用來存儲一位兩種穩(wěn)定狀態(tài)，可用來存儲一位“1”和和“0”，我們經(jīng)，我們經(jīng)常使用的寄存器就是由若干個觸發(fā)器構(gòu)成，可以存儲常使用的寄存器就是由若干個觸發(fā)器構(gòu)成，可以存儲若干位二進制數(shù)據(jù)。若干位二進制數(shù)據(jù)?；居|發(fā)器可由兩個輸入、輸出交叉連接的與非門組基本觸發(fā)器可由兩個輸入、輸出交叉連接的與非門組成：成：輸入輸入輸出輸出Qn+1RDSD01010111Q00不確定不確定 兩個二進制數(shù)之和是兩個二進制數(shù)之和是逐位相加逐位相加求得的，且每位求得的，

3、且每位的和（的和（Si）是由本位的被加數(shù)（）是由本位的被加數(shù)（Ai）、加數(shù)）、加數(shù)（Bi）和低位來的進位（）和低位來的進位（Ci-1）所確定。根據(jù)二）所確定。根據(jù)二進制加法規(guī)則，我們可以列出求一位二進制數(shù)進制加法規(guī)則，我們可以列出求一位二進制數(shù)之和的所有之和的所有8種情況，見下表。種情況，見下表。表中，表中， Si表示本位和，表示本位和，Ci表示本位向高位的進表示本位向高位的進位。位。前四行（前四行（Ci-1=0）為低位向本位無進位的情況，）為低位向本位無進位的情況，后四行（后四行（Ci-1=1）為低位向本位有進位的情況。）為低位向本位有進位的情況。全加器的邏輯結(jié)構(gòu)全加器的邏輯結(jié)構(gòu) CiAi+

4、Ci-1BiSi 8位加法器的組成框圖位加法器的組成框圖 67C70C5C0A7B7A6B6A0B0C-1S0S6S7加法器加法器全加器全加器C6u加法器是運算器的核心，是運算器的重要組成部分，因為在計算機中減法運算、乘法運算和除法運算均可以轉(zhuǎn)化為加法運算和移位操作。加法和移位是最基本的操作，各種算術(shù)運算都可以歸結(jié)為加法和移位這兩個最基本的操作。運算器的基本組成就是加法器。通用寄通用寄存器存器暫存器暫存器暫存器暫存器暫存器暫存器狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器CPU內(nèi)部總線內(nèi)部總線ALU8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制器的功能：控制器的功能： 計算機的工作過程就是計算機中程序的運計算機的工作過程就是計算

5、機中程序的運行過程，也就是程序中的一條條指令的執(zhí)行行過程，也就是程序中的一條條指令的執(zhí)行過程。指令的執(zhí)行要經(jīng)歷過程。指令的執(zhí)行要經(jīng)歷取指令、分析指令取指令、分析指令、執(zhí)行指令、執(zhí)行指令三個階段。三個階段?？刂破鞴ぷ鞯目刂破鞴ぷ鞯臅r間依據(jù)時間依據(jù)是時序信號（由時序是時序信號（由時序部件產(chǎn)生），控制器工作的部件產(chǎn)生），控制器工作的邏輯依據(jù)邏輯依據(jù)是程序是程序中的指令?？刂破鞯墓ぷ鬟^程就是中的指令?？刂破鞯墓ぷ鬟^程就是在合適的在合適的時刻產(chǎn)生合適的電信號的過程時刻產(chǎn)生合適的電信號的過程。也就是說，。也就是說，控制器的功能就是按照指令的要求，在正確控制器的功能就是按照指令的要求，在正確的時刻，產(chǎn)生需要

6、的控制信號，以控制計算的時刻，產(chǎn)生需要的控制信號，以控制計算機各個部分的工作。機各個部分的工作?？刂破鞯墓δ埽嚎刂破鞯墓δ埽嚎刂破鞯慕M成：控制器的組成：控制器由控制器由指令部件、時序部件、控制信指令部件、時序部件、控制信號形成部件和中斷控制邏輯號形成部件和中斷控制邏輯組成。組成。 80386的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4 存儲器CPU高速緩存高速緩存(Cache)主存（內(nèi)存）主存（內(nèi)存）輔存（外存）輔存（外存）存儲器的層次機構(gòu)存儲器的層次機構(gòu)在這個層次結(jié)構(gòu)最上端是在這個層次結(jié)構(gòu)最上端是CPU中的中的通用寄存器通用寄存器，它，它們?yōu)閭優(yōu)镃PU提供了最快的訪問數(shù)據(jù)的手段，但其容量提供了最快的訪問數(shù)據(jù)的手段

7、，但其容量也是最小的。再往下是也是最小的。再往下是高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器。高速緩存。高速緩存的存取時間很短，但容量小、每位價格貴；其次是的存取時間很短，但容量小、每位價格貴；其次是內(nèi)存內(nèi)存；外存外存的存取時間最長、容量最大、每位價格的存取時間最長、容量最大、每位價格最便宜。高速緩沖存儲器的高速可以彌補內(nèi)存在速最便宜。高速緩沖存儲器的高速可以彌補內(nèi)存在速度方面的不足，而外存的大容量可以彌補內(nèi)存在容度方面的不足，而外存的大容量可以彌補內(nèi)存在容量方面的不足。所以，具有層次結(jié)構(gòu)的存儲系統(tǒng)可量方面的不足。所以，具有層次結(jié)構(gòu)的存儲系統(tǒng)可以實現(xiàn)高速度和大容量，而且價格合理。以實現(xiàn)高速度和大容量，而且價

8、格合理。目前計算機系統(tǒng)廣泛采用具有層次結(jié)構(gòu)的存儲系統(tǒng)目前計算機系統(tǒng)廣泛采用具有層次結(jié)構(gòu)的存儲系統(tǒng)。從。從CPU（包含少量的寄存器）到輔存，存取速度（包含少量的寄存器）到輔存，存取速度依次減慢，但存儲容量依次增大。依次減慢，但存儲容量依次增大。 存儲器存儲器 之之 主存（內(nèi)存）主存（內(nèi)存）內(nèi)存是計算機的一個重要部件，它存放內(nèi)存是計算機的一個重要部件，它存放CPU當前當前需要的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存由很多存儲單元組成，需要的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存由很多存儲單元組成，為了識別它們，給每個存儲單元都賦予一個編號為了識別它們，給每個存儲單元都賦予一個編號，稱為，稱為單元地址單元地址。CPU通過單元的地址來存取該通過

9、單元的地址來存取該單元的信息（即指令或數(shù)據(jù)）。單元的信息（即指令或數(shù)據(jù)）。每個存儲單元可存放若干個二進制位。一般計算每個存儲單元可存放若干個二進制位。一般計算機中，機中，每個單元存放每個單元存放8個二進制位（個二進制位（1個字節(jié)，用個字節(jié)，用B表示）表示）。我們稱內(nèi)存可以容納的二進制數(shù)據(jù)量為。我們稱內(nèi)存可以容納的二進制數(shù)據(jù)量為內(nèi)存的容量。內(nèi)存的容量。內(nèi)存與內(nèi)存與CPU的連接的連接 ：控制總線控制總線（Read，Write等）等） CPUMDRMAR內(nèi)存內(nèi)存最大內(nèi)存為最大內(nèi)存為2k個單元，字長個單元，字長為為n位位K位地址總線位地址總線 n位數(shù)據(jù)總線位數(shù)據(jù)總線 CPU通過通過地址總線地址總線來指

10、定要訪問的內(nèi)存單元的地來指定要訪問的內(nèi)存單元的地址?？梢姷刂房偩€上能傳送多少個不同的信息，址?？梢姷刂房偩€上能傳送多少個不同的信息，CPU就可以對多少個內(nèi)存單元或外設進行尋址。就可以對多少個內(nèi)存單元或外設進行尋址。一個一個CPU有有N根地址總線，則這樣的根地址總線，則這樣的CPU最多可最多可以尋找以尋找N個內(nèi)存單元。個內(nèi)存單元。CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送是通過與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送是通過數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線來進來進行的。數(shù)據(jù)總線的寬度影響行的。數(shù)據(jù)總線的寬度影響CPU和外界的數(shù)據(jù)傳和外界的數(shù)據(jù)傳送速度。送速度。8位數(shù)據(jù)總線一次可以傳送一個位數(shù)據(jù)總線一次可以傳送一個8位二進位二進制數(shù)據(jù)制數(shù)據(jù)控制總線控

11、制總線傳送控制信號。有多少根控制總線，就傳送控制信號。有多少根控制總線，就意味著意味著CPU提供了對外部器件的多少種控制。所提供了對外部器件的多少種控制。所以，控制總線的寬度決定了以，控制總線的寬度決定了CPU對外部器件的控對外部器件的控制能力。制能力。5 輸入輸出系統(tǒng)I/O輸入輸出設備（也稱外部設備、輸入輸出設備（也稱外部設備、I/O設備）是設備）是實現(xiàn)計算機系統(tǒng)與人（或其它系統(tǒng)）之間進實現(xiàn)計算機系統(tǒng)與人（或其它系統(tǒng)）之間進行信息交換的設備。行信息交換的設備。輸入輸出設備通過其輸入輸出設備通過其接口接口與主機交換信息，與主機交換信息，輸入輸出設備的接口接收來自輸入輸出設備的接口接收來自CPU

12、的命令，的命令，轉(zhuǎn)換成能控制該設備工作的控制信號，以控轉(zhuǎn)換成能控制該設備工作的控制信號，以控制輸入輸出設備完成主機所要求的輸入或輸制輸入輸出設備完成主機所要求的輸入或輸出操作。出操作。主機和外設之間的信息交換方式經(jīng)歷了由簡主機和外設之間的信息交換方式經(jīng)歷了由簡單到復雜，由低級到高級，由集中管理到分單到復雜，由低級到高級，由集中管理到分散管理的發(fā)展過程。散管理的發(fā)展過程。按其發(fā)展的先后，以及外設與主機并行工作按其發(fā)展的先后，以及外設與主機并行工作的程度，通常把的程度，通常把I/O控制方式分為控制方式分為四種四種工作工作方式：方式： 程序直接控制方式程序直接控制方式、中斷控制方式中斷控制方式、直接

13、存直接存儲器存?。▋ζ鞔嫒。―MA）方式）方式和和通道控制方式通道控制方式輸入輸出控制方式輸入輸出控制方式1程序直接控制方式程序直接控制方式這種方式又稱為這種方式又稱為程序查詢方式程序查詢方式，它是完全通過，它是完全通過CPU執(zhí)行程序來完成輸入輸出的。執(zhí)行程序來完成輸入輸出的。2中斷控制方式中斷控制方式為使計算機系統(tǒng)各部件并行工作，從而提高系統(tǒng)的工為使計算機系統(tǒng)各部件并行工作，從而提高系統(tǒng)的工作效率，特別是充分發(fā)揮作效率，特別是充分發(fā)揮CPU的高速運算能力，并的高速運算能力，并使使CPU能夠響應外設隨機出的請求，現(xiàn)代計算機都能夠響應外設隨機出的請求，現(xiàn)代計算機都設置了中斷系統(tǒng)。設置了中斷系統(tǒng)。

14、3.直接存儲器存?。ㄖ苯哟鎯ζ鞔嫒。―MA）方式）方式直接存儲器存?。ㄖ苯哟鎯ζ鞔嫒。―MA）用于高速外設的數(shù)據(jù)傳送，）用于高速外設的數(shù)據(jù)傳送，如硬盤與如硬盤與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。之間的數(shù)據(jù)傳送。4.通道控制方式通道控制方式在大型計算機系統(tǒng)中，采用通道控制方式。通道就是在大型計算機系統(tǒng)中，采用通道控制方式。通道就是一臺處理機。通道受主機的委托來管理外設與主機之一臺處理機。通道受主機的委托來管理外設與主機之間的信息交換，一個通道能管理若干臺外設。間的信息交換，一個通道能管理若干臺外設。 接口輸入輸入/輸出接口（輸出接口（I/O接口）的作用接口）的作用（1）計算機外設的特點）計算機外設的特點外設

15、工作速度遠比主機速度慢，兩者甚至相差外設工作速度遠比主機速度慢，兩者甚至相差好幾個數(shù)量級。好幾個數(shù)量級。外設與主機采用的數(shù)據(jù)格式、傳送方式不同。外設與主機采用的數(shù)據(jù)格式、傳送方式不同。主機通常采用二進制編碼，數(shù)據(jù)采用并行傳送方主機通常采用二進制編碼，數(shù)據(jù)采用并行傳送方式，而外設有的采用式，而外設有的采用ASCII編碼，數(shù)據(jù)是串行傳編碼，數(shù)據(jù)是串行傳送的。送的。各種外設的電氣特性（如電平的極性和幅度）各種外設的電氣特性（如電平的極性和幅度）也不相同。也不相同。外設處于和外設處于和CPU異步的工作狀態(tài)。各種外設的異步的工作狀態(tài)。各種外設的操作在很大程度上相對獨立于操作在很大程度上相對獨立于CPU之

16、外，跟之外，跟CPU的步調(diào)不一致。的步調(diào)不一致。 由于上述特點，任何外設由于上述特點，任何外設要連接到計算機上工作，就要連接到計算機上工作，就必須用必須用接口接口電路作為外設和電路作為外設和主機之間的主機之間的“橋梁橋梁”，才能，才能將外設與主機匹配起來進行將外設與主機匹配起來進行工作。每一臺外設都有自己工作。每一臺外設都有自己的接口。接口也稱適配器、的接口。接口也稱適配器、設備控制卡、輸入輸出控制設備控制卡、輸入輸出控制器。器。內(nèi)存內(nèi)存ABDBCB設備譯碼設備譯碼器器狀態(tài)寄存狀態(tài)寄存器器控制邏輯電控制邏輯電路路數(shù)據(jù)緩沖寄存數(shù)據(jù)緩沖寄存器器控制寄存控制寄存器器設備驅(qū)動電路設備驅(qū)動電路外部設備外

17、部設備CPU外 設 接外 設 接口口接口的組成接口的組成接口的基本功能接口的基本功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖。在外設接口中要設置一個或?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖。在外設接口中要設置一個或多個數(shù)據(jù)緩沖寄存器，從而達到主機和外設多個數(shù)據(jù)緩沖寄存器，從而達到主機和外設之間速度匹配的目的。之間速度匹配的目的。提供狀態(tài)寄存器，用來保存設備的工作狀態(tài)提供狀態(tài)寄存器，用來保存設備的工作狀態(tài)，以備，以備CPU在需要時查詢。在需要時查詢。識別主機是否選中該接口及其所連接的外設識別主機是否選中該接口及其所連接的外設。為此接口中要設置設備譯碼器。為此接口中要設置設備譯碼器。接收主機發(fā)來的各種控制信號，以實現(xiàn)對外接收主機發(fā)來的各種控制信號，以

18、實現(xiàn)對外設的控制操作。為此，接口中要設置控制寄設的控制操作。為此，接口中要設置控制寄存器，以存放主機發(fā)來的控制字。存器，以存放主機發(fā)來的控制字。實現(xiàn)主機與外設之間的通信控制。為此，接實現(xiàn)主機與外設之間的通信控制。為此，接口中要包括控制邏輯電路?？谥幸刂七壿嬰娐贰＝涌诘姆诸惤涌诘姆诸惏葱畔⒌膫魉头绞?，可將接口分為按信息的傳送方式，可將接口分為串行接口串行接口和和并行接口并行接口。串行接口以串行方式（即逐位傳送方式，傳串行接口以串行方式（即逐位傳送方式，傳送一個字節(jié)需要送一個字節(jié)需要8次，每次傳送次，每次傳送1位）與外設位）與外設交換數(shù)據(jù)，它可以將主機送出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交換數(shù)據(jù)，它可以將主機送

19、出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行數(shù)據(jù)送給外設，或把外設的串行數(shù)化為串行數(shù)據(jù)送給外設，或把外設的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)送給主機。串行接口一般據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)送給主機。串行接口一般用來連接慢速的、以串行方式工作的設備，用來連接慢速的、以串行方式工作的設備，如鍵盤；如鍵盤；并行接口以并行方式（即按字節(jié)或字傳送方并行接口以并行方式（即按字節(jié)或字傳送方式）與外設交換數(shù)據(jù)，并行接口一般連接高式）與外設交換數(shù)據(jù)，并行接口一般連接高速的、以并行方式工作的外設。速的、以并行方式工作的外設。6 總線如前所述，計算機的各部件之間的硬連接是如前所述，計算機的各部件之間的硬連接是通過總線實現(xiàn)的。通過總線實現(xiàn)的?？偩€是構(gòu)成計算機系

20、統(tǒng)的總線是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的骨架骨架，總線結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計算機廣為使用的一，總線結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計算機廣為使用的一種信息傳送方式，它可以減少信息傳輸線的種信息傳送方式，它可以減少信息傳輸線的數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性，增加系統(tǒng)的靈活數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性，增加系統(tǒng)的靈活性，性，便于實現(xiàn)系統(tǒng)的積木化便于實現(xiàn)系統(tǒng)的積木化。u什么是總線什么是總線所謂總線是連接計算機各個功能部件之間或計算機所謂總線是連接計算機各個功能部件之間或計算機之間的一束公共信息傳輸線，它是計算機系統(tǒng)中傳之間的一束公共信息傳輸線，它是計算機系統(tǒng)中傳送信息的公共途徑。送信息的公共途徑?？偩€（總線（BUS）由地址總線（由地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（

21、）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（）和控制總線（CB）組成。）組成。 u總線的分類總線的分類CPU內(nèi)部總線：這種總線連接內(nèi)部總線：這種總線連接CPU內(nèi)部的各寄存器內(nèi)部的各寄存器及運算部件，是一個芯片內(nèi)的總線。及運算部件，是一個芯片內(nèi)的總線。系統(tǒng)總線：這種總線連接計算機的各個功能部件，系統(tǒng)總線：這種總線連接計算機的各個功能部件，如如CPU、內(nèi)存和各種、內(nèi)存和各種I/O 接口，是計算機主機內(nèi)部的接口，是計算機主機內(nèi)部的總線總線通訊總線：這種總線連接主機與外部設備，是主機通訊總線：這種總線連接主機與外部設備，是主機與外設之間的總線。與外設之間的總線。 如：如：PCI總線、總線、AGP總線、總線、USB

22、總線等總線等7 微處理器和微型計算機微機的概念微機的概念什么是微機？即微型計算機，它是以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部即微型計算機，它是以大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路為主要部件，以集成了計算機主要部件件，以集成了計算機主要部件控制器和運算器的微處理控制器和運算器的微處理器為核心所構(gòu)造出的計算機系統(tǒng)。其核心是微處理器器為核心所構(gòu)造出的計算機系統(tǒng)。其核心是微處理器（ Microprocessor ，簡稱，簡稱MPU）。）。微機就是微機就是PC機嗎？機嗎？PC機只是微機中的一種，是我們最熟悉、最典型的微機機只是微機中的一種，是我們最熟悉、最典型的微機產(chǎn)品產(chǎn)品 微機的覆蓋范圍微機的覆蓋范圍任何電子產(chǎn)品，

23、只要包含了任何電子產(chǎn)品，只要包含了CPU、存儲器及、存儲器及I/O，且價格，且價格不高，都可以看作是微機不高，都可以看作是微機典型例子典型例子電子詞典、手機、電子詞典、手機、mp3、電視機、全自動洗衣機、電視機、全自動洗衣機 微型計算機的系統(tǒng)組成微型計算機的系統(tǒng)組成運算器運算器 控制器控制器 寄存器組寄存器組 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器 總線總線 輸入輸出輸出輸入輸出輸出 接口電路接口電路外部設備外部設備 軟件軟件微處理器微處理器微型計算機微型計算機微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)區(qū)別區(qū)別3個概念個概念其它相關(guān)概念：單板機：單板機：將整個微型計算機的硬件將整個微型計算機的硬件(包括鍵盤等包括鍵盤等)集成在一

24、塊印刷電集成在一塊印刷電路板上，即為單板計算機；如早期的路板上，即為單板計算機；如早期的Z80、Intel 8080等等單片機：單片機：整個計算機的硬件（包括存儲器、輸入輸出接口等）都集整個計算機的硬件（包括存儲器、輸入輸出接口等）都集成在一個芯片中，即稱為單片機。成在一個芯片中，即稱為單片機。典型的如典型的如Intel 8051以及現(xiàn)在流行的以及現(xiàn)在流行的ARM芯片芯片。 嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)任何電子產(chǎn)品，只要包含了任何電子產(chǎn)品，只要包含了CPU、存儲器及、存儲器及I/O，都可以，都可以看作是嵌入式系統(tǒng)（宏觀上也包括看作是嵌入式系統(tǒng)（宏觀上也包括PC機）。機）。計算機的發(fā)展趨勢：計算機的發(fā)展

25、趨勢：功能強大的計算機功能強大的計算機無處不在的計算機無處不在的計算機80X86微型計算機的概要歷史微型計算機的概要歷史1946年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計年，世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字式電子計算機算機ENIAC（電子數(shù)據(jù)和計算器）（電子數(shù)據(jù)和計算器）發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第發(fā)展到以大規(guī)模集成電路為主要部件的第四代，產(chǎn)生了四代，產(chǎn)生了微型計算機微型計算機1971年，年，Intel公司設計了世界上第一個微公司設計了世界上第一個微處理器芯片處理器芯片Intel4004，開創(chuàng)了一個全新的，開創(chuàng)了一個全新的計算機時代計算機時代微型計算機的發(fā)展微型計算機的發(fā)展第第1代代：4位和低檔位和低檔8位

26、微機位微機400440408008第第2代代：中高檔：中高檔8位微機位微機Z80、I8085、M6800，Apple-II微機微機第第3代代：16位微機位微機8086808880286，IBM PC系列機系列機第第4代代：32位微機位微機8038680486PentiumPentium II / III / 432位位PC機、機、Macintosh機、機、PS/2機機第第5代代：64位微機位微機酷睿、酷睿、AMD 64、64位位RISC微處理器芯片微處理器芯片目前絕大部分目前絕大部分PC機的機的CPU都是都是64位的位的80X86系列系列CPU簡介簡介Intel 80 x86系列處理器系列處理

27、器80386803868048680486奔騰奔騰奔騰奔騰II奔騰奔騰4802868028680868086奔騰奔騰III酷?？犷?0044004IA-32處理器處理器安騰安騰Intel 8086和和80888086/8088可以說是現(xiàn)代微處理器的可以說是現(xiàn)代微處理器的“開山開山鼻祖鼻祖”，今天的，今天的P4、i系列以及系列以及IA-64，其，其基本架構(gòu)都來自于它，并必將延續(xù)?；炯軜?gòu)都來自于它，并必將延續(xù)。8086發(fā)布于發(fā)布于1978年，初始頻率年，初始頻率8MHz，有，有著著16位位的數(shù)據(jù)總線及的數(shù)據(jù)總線及20位的位的尋址能力。尋址能力。8088于于1981年推出，除年推出，除外部數(shù)據(jù)總線

28、是外部數(shù)據(jù)總線是8位位的之外，其它與的之外，其它與8086基本完全相同基本完全相同（8088內(nèi)部指令隊列為內(nèi)部指令隊列為4個字節(jié)個字節(jié),8086為為6個個字節(jié)）。字節(jié)）。處理器總線處理器總線數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（DB：Data Bus）處理器與存儲器或外設交換信息的通道處理器與存儲器或外設交換信息的通道個數(shù)個數(shù)(條數(shù)條數(shù))是一次能夠傳送數(shù)據(jù)的二進制位數(shù)是一次能夠傳送數(shù)據(jù)的二進制位數(shù) 地址總線（地址總線（AB：Address Bus）指定存儲器或外設的具體單元指定存儲器或外設的具體單元個數(shù)反映訪問的主存儲器容量或外設范圍個數(shù)反映訪問的主存儲器容量或外設范圍控制總線（控制總線（CB：Control

29、Bus）控制處理器數(shù)據(jù)傳送等操作控制處理器數(shù)據(jù)傳送等操作例如例如 存儲器讀信號（MEMR）、存儲器寫（MEMW） 外設讀（IOR）、外設寫（IOW）地址條數(shù)與主存容量地址條數(shù)與主存容量Intel80 x86地址條數(shù)地址條數(shù)存儲容量存儲容量8086201MB8088201MB802862416MBIA-32324GB一個信號對應一個信號對應兩種狀態(tài)：高或低兩種狀態(tài)：高或低兩種編碼：兩種編碼：1或或0N：2N1KB210 B1024 B1MB220 B1024 KB1GB230 B1024 MB8086/8088的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu) 8086的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)從功能上分成兩個單元從功能上分成兩個

30、單元1. 執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU負責指令的譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)的運算負責指令的譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)的運算包括包括ALU、通用寄存器組、狀態(tài)標志寄存器等、通用寄存器組、狀態(tài)標志寄存器等2. 總線接口單元總線接口單元BIU管理管理8086與系統(tǒng)總線的接口與系統(tǒng)總線的接口負責負責CPU對存儲器和外設進行訪問對存儲器和外設進行訪問包括地址加法器（形成包括地址加法器（形成20位地址）、指令隊列位地址）、指令隊列緩沖器（緩沖器（8088為為4個字節(jié)，個字節(jié)，8086為為6個字節(jié)）、個字節(jié)）、總線控制電路等總線控制電路等80888088采用采用40針的針的DIP封封裝，工作頻率約為裝，工作頻率約為8MHz，微處理器集

31、成了大約微處理器集成了大約29000個晶體管個晶體管80868086的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8028680286于于82年推出，年推出，24位位AB，16位位DB，時鐘時鐘820MHz，集成度，集成度13.5萬，為滿足多萬，為滿足多任務系統(tǒng)的需要而設計，采用了兩種新的任務系統(tǒng)的需要而設計，采用了兩種新的內(nèi)存管理技術(shù)（虛擬內(nèi)存和保護模式）以內(nèi)存管理技術(shù)（虛擬內(nèi)存和保護模式）以使用和管理更多資源。使用和管理更多資源。與與8086的顯著的區(qū)別的顯著的區(qū)別: 地址線和數(shù)據(jù)線不再分時復用地址線和數(shù)據(jù)線不再分時復用, 簡化了硬件設簡化了硬件設計計;引入存儲管理中的虛存管理機制。通過引入存儲管理中的虛存管理機制

32、。通過“虛地虛地址址”和和“保護保護”兩重功能對存儲器管理提供了兩重功能對存儲器管理提供了支持支持, 加強了對多用戶加強了對多用戶/多任務運行的管理能力。多任務運行的管理能力。8038680386劃時代的產(chǎn)品，開創(chuàng)了劃時代的產(chǎn)品，開創(chuàng)了32位微機的先河。位微機的先河。8 5 年 推 出 ，年 推 出 ， 3 2 位 內(nèi) 外位 內(nèi) 外 D B ， 3 2 位位 A B ，1650MHz，27.5萬集成度，萬集成度，132腳腳4列直插，列直插，直接尋址能力直接尋址能力4GB，并可管理，并可管理64TB的虛存的虛存（通過虛地址方式）。（通過虛地址方式）。 存儲器管理：在存儲器管理：在286基礎上增加

33、了虛擬基礎上增加了虛擬8086方方式，使其能更好地執(zhí)行多任務處理。式，使其能更好地執(zhí)行多任務處理。 結(jié)構(gòu)特點：包括結(jié)構(gòu)特點：包括EU、BIU、指令預取部件、指、指令預取部件、指令譯碼部件令譯碼部件IU、存儲器管理部件等、存儲器管理部件等六部分組成六部分組成80386的功能結(jié)構(gòu)圖的功能結(jié)構(gòu)圖 碼獲取/頁表獲取三輸入加法器描述符高速度緩沖存儲器界限和屬性PLA加法器頁高速緩沖存儲器控制和屬性PLA線性地址總線物理地址總線請求判優(yōu)器分段部件MMU分頁部件總線接口部件BIU控制地址驅(qū)動器流水線總線寬度控制MUX收發(fā)器預取器/界驗校驗器HOLD，INTR， NMDDRROR，BUSYRESET，HLDA

34、BE0BE31A1A31M/IO，D/CW/R，LOCKADS，NA，BSIG，READYD0D3116字節(jié)預取隊列指令譯碼 器已譯碼指令隊列內(nèi)部控 制總線位移量總線保護檢測部件控制ROM譯碼和定序狀態(tài)標志桶形移位器ALU乘/除硬件寄存器組ALU控制執(zhí)行部件指令譯 碼器指令預取3232ALUALU總線有效地址總線有效地址總線CPU3232323432804868048689年推出，標準年推出，標準32位機，時鐘位機，時鐘40100MHz，168腳腳PGA封裝，封裝，120萬集成度。萬集成度。從結(jié)構(gòu)組成上看，從結(jié)構(gòu)組成上看，486相當于以相當于以386為核心，增為核心，增加了加了8K的的CACH

35、E和相當于和相當于80387的片內(nèi)浮點協(xié)的片內(nèi)浮點協(xié)處理器處理器，以及增加了面向多處理機的機構(gòu)。但，以及增加了面向多處理機的機構(gòu)。但從程序設計角度來看，其體系結(jié)構(gòu)幾乎沒變。從程序設計角度來看，其體系結(jié)構(gòu)幾乎沒變。 結(jié)構(gòu)特點：在結(jié)構(gòu)特點：在386的的6個功能部件基礎上，增加個功能部件基礎上，增加了了Cache和和FPU兩部分，其中多個部分都可以兩部分，其中多個部分都可以獨立并行工作，構(gòu)成流水線。獨立并行工作，構(gòu)成流水線。 80486相對于相對于386386，486486主要是增加了主要是增加了8K8K的的CacheCache及將及將FPUFPU集成到集成到CPUCPU中中高速緩沖存儲器控制器8K

36、Cache轉(zhuǎn)換監(jiān)視緩沖器頁轉(zhuǎn)換器物理地址線性地址段轉(zhuǎn)換器段寄存器段描述符高速緩沖存儲器乘法除法ALU桶形移位器通用寄存器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)整數(shù)部件分段部件分頁部件浮點控制浮點寄存器和堆?？刂票Ｗo測試部件指令譯碼指令字微碼入口指針浮點部件 控制部件指令譯碼部件預取預取隊列預取部件Cache部件總線接口總線尺寸控制猝發(fā)控制奇偶生成和控制寫緩沖器數(shù)據(jù)地址總線請求預取的代碼地址總線地址總線323232323264位內(nèi)部部件轉(zhuǎn)輸總線線性地址硬件的微指令Pentium Pentium93年推出，時鐘年推出，時鐘60200MHz，內(nèi)部，內(nèi)部DB 32位，外部位，外部DB 64位，位，AB 32位，位，296引腳，是引

37、腳，是Intel為迎接為迎接Windows 95和多和多媒體時代而全新設計的。媒體時代而全新設計的。 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 超標量流水線：超標量流水線：P P 與與Pentium Pro同屬同屬P6系列系列,在后者的基礎上增加了在后者的基礎上增加了MMX功能，采用功能，采用0.35um/0.25um工藝，工藝，750萬集度。萬集度。 結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 將MMX技術(shù)加至P6中并采用新的包裝； 使用單邊接觸盒式封裝SEC：即Slot 1。 雙16KB的一級CacheCeleron：Intel為抵制為抵制K6占領低端市場而推出的低價占領低端市場而推出的低價CPU，最初只是簡單地將最初只是簡單地將

38、P中的二級中的二級Cache去掉。因此性能較去掉。因此性能較低。低。 X E O N ： 9 8 年年 6 月 開 始 推 出 ， 用 于 服 務 器 ， 擁 有月 開 始 推 出 ， 用 于 服 務 器 ， 擁 有512KB2MB的二級的二級Cache，且與，且與CPU同頻。同頻。P P 在在PII基礎上增加了基礎上增加了70條條SSE（Streaming SIMD Extension）指令，讓）指令，讓CPU可對多個數(shù)可對多個數(shù)據(jù)同時進行浮點運算（據(jù)同時進行浮點運算（4個個32位浮點數(shù)）；位浮點數(shù)）；片內(nèi)有片內(nèi)有128位序列號，以標識每一部電腦，以位序列號，以標識每一部電腦，以用于電子商務

39、的安全認證。用于電子商務的安全認證。什么是什么是SIMD？即單指令多數(shù)據(jù)，也就是一條指令同時處理多即單指令多數(shù)據(jù)，也就是一條指令同時處理多個數(shù)據(jù)，主要用于處理多媒體數(shù)據(jù)。個數(shù)據(jù)，主要用于處理多媒體數(shù)據(jù)。P4P4P4是最新的是最新的IA-32結(jié)構(gòu)的微處理器，主要有以結(jié)構(gòu)的微處理器，主要有以下特性：下特性：第一個基于第一個基于NetBurst微結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)的CPU，該結(jié)構(gòu)允，該結(jié)構(gòu)允許許CPU運行在更高的時鐘速度上；（運行在更高的時鐘速度上；（400MHz的前端總線）的前端總線）支持超線程技術(shù)；支持超線程技術(shù)； 注意：超線程不同于超標量。注意：超線程不同于超標量。 超標量是指超標量是指CPU內(nèi)部有

40、兩條以上的流水線，這樣，內(nèi)部有兩條以上的流水線，這樣，CPU在一個指令周期內(nèi)可以執(zhí)行一條以上的指令；在一個指令周期內(nèi)可以執(zhí)行一條以上的指令； 超線程則是指超線程則是指CPU內(nèi)部可以同時運行兩個線程；內(nèi)部可以同時運行兩個線程；支持支持SSE21.2.3 Intel 64處理器處理器1. Intel 64結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)64位線性地址空間，支持位線性地址空間，支持40位物理地址空間位物理地址空間32位擴展工作方式（位擴展工作方式（IA-32e）8個附加的通用寄存器、個附加的通用寄存器、8個附加的個附加的SIMD多媒多媒體寄存器、體寄存器、64位通用寄存器和位通用寄存器和64位指令指針等位指令指針等2. I

41、ntel Core微結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)提高了性能并降低了功耗提高了性能并降低了功耗多核處理器的基礎多核處理器的基礎 3. 多核技術(shù)（多核技術(shù)（Multi-core）一個芯片上制作兩個或多個處理器執(zhí)行核心一個芯片上制作兩個或多個處理器執(zhí)行核心我國的微型計算機我國的微型計算機方舟方舟-1”：2001年年4月由中芯公司推出月由中芯公司推出0.25微米工藝，微米工藝，166MHz時鐘，時鐘，32位字長位字長我國首枚具有自主知識產(chǎn)權(quán)的實用化我國首枚具有自主知識產(chǎn)權(quán)的實用化CPU應用：網(wǎng)絡計算機、嵌入式設備等應用：網(wǎng)絡計算機、嵌入式設備等“龍芯龍芯1號號”：32位字長，位字長，2002年年9月問世月問世達到國際達

42、到國際97年前后水平，等同于年前后水平，等同于P2 2660.18微米，微米，400萬集成度，萬集成度，2億次億次/秒速度秒速度應用：曙光龍騰服務器、無線應用：曙光龍騰服務器、無線PDA等等“龍芯龍芯2號號”： 2004年問世年問世64位字長，時鐘位字長，時鐘500MHz性能接近性能接近P4，與國外差距縮小為，與國外差距縮小為3年年“龍芯龍芯3號號”： 8內(nèi)核，目前已應用于曙光內(nèi)核，目前已應用于曙光6000A千萬億次超級服務器中千萬億次超級服務器中處理器的基本性能指標處理器的基本性能指標字長（字長（Word）處理器每個時間單位處理的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)處理器每個時間單位處理的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)例如一次進

43、行運算、傳輸?shù)奈粩?shù)例如一次進行運算、傳輸?shù)奈粩?shù)時鐘頻率時鐘頻率處理器的處理速度處理器的處理速度反映處理器的基本時間單位反映處理器的基本時間單位運算速度運算速度：指計算機每秒內(nèi)能夠執(zhí)行的指指計算機每秒內(nèi)能夠執(zhí)行的指令條數(shù)，單位為令條數(shù)，單位為MIPSMIPS。也常用主頻來標稱。也常用主頻來標稱運算速度。運算速度。MIPS(Million Instructions Per Second)：單字長定點指令平均執(zhí)行速度 Million Instructions Per Second的縮寫，每秒處理的百萬級的機器語言指令數(shù)。如：一個Intel80386 電腦可以每秒處理3百萬到5百萬機器語言指令，即我們

44、可以說80386是3到5MIPS的CPU處理器的基本性能指標處理器的基本性能指標u集成度集成度: :芯片上集成的晶體管數(shù)量芯片上集成的晶體管數(shù)量, ,表明處理器表明處理器的生產(chǎn)工藝水平的生產(chǎn)工藝水平u主存容量：主存容量：指計算機中的內(nèi)部存儲器（指計算機中的內(nèi)部存儲器（RAMRAM和和ROMROM）的容量。是影響整機性能的重要因）的容量。是影響整機性能的重要因素。素。u存取時間和讀寫時間存取時間和讀寫時間：存取時間指的是存儲：存取時間指的是存儲器接收到指令后從準備數(shù)據(jù)到將數(shù)據(jù)發(fā)送出器接收到指令后從準備數(shù)據(jù)到將數(shù)據(jù)發(fā)送出的時間，針對的是存儲器；讀寫時間指的是的時間，針對的是存儲器；讀寫時間指的是C

45、PUCPU發(fā)出讀存儲器的命令到接收到數(shù)據(jù)的時發(fā)出讀存儲器的命令到接收到數(shù)據(jù)的時候，針對候，針對CPUCPU。微型計算機的結(jié)構(gòu)微型計算機的結(jié)構(gòu)控制總線控制總線CB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB地址總線地址總線AB系系統(tǒng)統(tǒng)總總線線形形成成處處理理器器子子系系統(tǒng)統(tǒng)I/O設備設備I/O接口接口存儲器存儲器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線BUSI/O設備設備I/O接口接口計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用用 戶戶 層層高高 級級 語語 言言 層層匯匯 編編 語語 言言 層層操操 作作 系系 統(tǒng)統(tǒng) 層層 機機 器器 層層控控 制制 層層數(shù)數(shù) 字字 電電 路路 層層 應用軟件應用軟件 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 軟硬件界面軟硬件界面物

46、理機物理機虛擬機虛擬機硬件硬件固件固件硬件直接執(zhí)行硬件直接執(zhí)行Level 0 (門電路、電子線路門電路、電子線路)Level 1 (微程序或硬布線微程序或硬布線)Level 2 (指令集結(jié)構(gòu)指令集結(jié)構(gòu)ISA)Level 3 (操作系統(tǒng)、庫代碼操作系統(tǒng)、庫代碼)Level 4 (匯編語言代碼匯編語言代碼)Level 5 (C+，Java，等，等)Level 6 (可執(zhí)行程序可執(zhí)行程序)本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1 機器語言n機器語言是機器指令的集合。n機器指令展開來講就是一臺機器可以正確執(zhí)行的命令。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1 機器語言n指令：01010000 (PUSH AX)n電平脈

47、沖： 本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1 機器語言n以后我們提到的計算機是指由CPU 和其他受CPU 直接或間接控制的芯片、器件、設備組成的計算機系統(tǒng)；n比如我們最常見的PC 機。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1 機器語言n程序員們將 0、1 數(shù)字編程的程序代碼打在紙帶或卡片上，1打孔，0不打孔，再將程序通過紙帶機或卡片機輸入計算機，進行運算。n示例 應用8086CPU完成運算： S = 768 + 12288 1280本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1 機器語言nS = 768 + 12288 - 1280n機器碼： 101100000000000000000011 00000101000000

48、0000110000 001011010000000000000101 n假如將程序錯寫成以下這樣，請找處錯誤： 101100000000000000000011 000001010000000000110000 000101101000000000000101本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.2 匯編語言的產(chǎn)生n匯編語言的主體是匯編指令。n匯編指令和機器指令的差別在于指令的表示方法上。匯編指令是機器指令便于記憶的書寫格式。n匯編指令是機器指令的助記符。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.2 匯編語言的產(chǎn)生n機器指令： 1000100111011000n操作：寄存器BX的內(nèi)容送到AX中n匯編指令：MOV

49、 AX,BXn這樣的寫法與人類語言接近，便于閱讀和記憶。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供寄存器n寄存器：簡單的講是CPU中可以存儲數(shù)據(jù)的器件，一個CPU中有多個寄存器。nAX是其中一個寄存器的代號，nBX是另一個寄存器的代號。n更詳細的內(nèi)容我們在以后的課程中將會講到。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.2 匯編語言的產(chǎn)生n計算機能讀懂的只有機器指令，那么如何讓計算機執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供用匯編語言編寫程序的工作過程本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.3 匯編語言的組成n匯編語言由以下3類組成：n1、匯編指令（機器碼的助記符）n2、偽指令 （由編譯器執(zhí)行）n3、其它符號（由編

50、譯器識別）n匯編語言的核心是匯編指令，它決定了匯編語言的特性。 本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.4 存儲器nCPU 是計算機的核心部件它控制整個計算機的運作并進行運算，要想讓一個CPU 工作，就必須向它提供指令和數(shù)據(jù)。n指令和數(shù)據(jù)在存儲器中存放，也就是平時所說的內(nèi)存。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.4 存儲器n在一臺PC機中內(nèi)存的作用僅次于CPU。n離開了內(nèi)存，性能再好的CPU也無法工作。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.4 存儲器n磁盤不同于內(nèi)存，磁盤上的數(shù)據(jù)或程序如果不讀到內(nèi)存中，就無法被CPU 使用。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.5 指令和數(shù)據(jù)n指令和數(shù)據(jù)是應用上的概念。n在內(nèi)存或磁盤上，指令和

51、數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進制信息。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.5 指令和數(shù)據(jù)n二進制信息： 1000100111011000 89D8H （數(shù)據(jù)） 1000100111011000 MOV AX,BX （程序）本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.6 存儲單元n存儲器被劃分為若干個存儲單元，每個存儲單元從0開始順序編號；n例如： 一個存儲器有128個存儲單元， 編號從0127。 如右圖示：本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.6 存儲單元n對于大容量的存儲器一般還用以下單位來計量容量（以下用B來代表Byte）：n1KB=1024Bn1MB=1024KBn1GB=1024MBn1TB=1024GBn磁盤的容量

52、單位同內(nèi)存的一樣，實際上以上單位是微機中常用的計量單位。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫nCPU要想進行數(shù)據(jù)的讀寫，必須和外部器件（標準的說法是芯片）進行三類信息的交互：n存儲單元的地址（地址信息）n器件的選擇，讀或?qū)懨睿刂菩畔ⅲ﹏讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)（數(shù)據(jù)信息）本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫n那么CPU是通過什么將地址、數(shù)據(jù)和控制信息傳到存儲芯片中的呢？n電子計算機能處理、傳輸?shù)男畔⒍际请娦盘?，電信號當然要用導線傳送。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫nCUP的內(nèi)部總線和系統(tǒng)總線：n物理上：一根根導線的集合；n邏輯上劃分為： n地

53、址總線n數(shù)據(jù)總線n控制總線n圖示本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫n總線在邏輯上劃分的圖示：本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫nCPU在內(nèi)存中讀或?qū)懙臄?shù)據(jù)演示：n讀演示n寫演示n從上面我們知道CPU是如何進行數(shù)據(jù)讀寫的?？墒俏覀?nèi)绾蚊钣嬎銠C進行數(shù)據(jù)的讀寫呢？本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫n對于8086CPU，下面的機器碼能夠完成從3號單元讀數(shù)據(jù)：n機器碼： 101000000000001100000000n含義：從3號單元

54、讀取數(shù)據(jù)送入寄存器AXnCPU接收這條機器碼后將完成上面所述的讀寫工作。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.7 CPU對存儲器的讀寫n機器碼難于記憶，用匯編指令來表示，情況如下：n機器碼：101000000000001100000000n對應的匯編指令：MOV AX,3n含義：傳送3號單元的內(nèi)容到AX本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.8 地址總線nCPU是通過地址總線來指定存儲單元的。n地址總線上能傳送多少個不同的信息，CPU就可以對多少個存儲單元進行尋址。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.8 地址總線n地址總線發(fā)送地址信息演示本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.8 地址總線本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.8 地址

55、總線n一個CPU有N根地址總線，則可以說這個CPU的地址總線的寬度為N。n這樣的CPU最多可以尋找的N次方個內(nèi)存單元。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.9 數(shù)據(jù)總線nCPU與內(nèi)存或其它器件之間的數(shù)據(jù)傳送是通過數(shù)據(jù)總線來進行的。n數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU和外界的數(shù)據(jù)傳送速度。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.9 數(shù)據(jù)總線n我們來分別看一下它們向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)89D8H時，是如何通過數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)的：n8088CPU數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳送情況n8086CPU數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)傳送情況本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.9 數(shù)據(jù)總線 8位數(shù)據(jù)總線上傳送的信息本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.9 數(shù)據(jù)總線 16位數(shù)據(jù)總

56、線上傳送的信息本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.10 控制總線nCPU對外部器件的控制是通過控制總線來進行的。在這里控制總線是個總稱，控制總線是一些不同控制線的集合。n有多少根控制總線，就意味著CPU提供了對外部器件的多少種控制。所以，控制總線的寬度決定了CPU對外部器件的控制能力。n控制總線上發(fā)送的控制信息本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.10 控制總線本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.10 控制總線n前面所講的內(nèi)存讀或?qū)懨钍怯蓭赘刂凭€綜合發(fā)出的：n其中有一根名為讀信號輸出控制線負責由CPU 向外傳送讀信號，CPU 向該控制線上輸出低電平表示將要讀取數(shù)據(jù)；n有一根名為寫信號輸出控制線負責由CPU向外

57、傳送寫信號。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié)n（1）匯編指令是機器指令的助記符，同機器指令一一對應。n（2）每一種CPU都有自己的匯編指令集。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié)n（3）CPU可以直接使用的信息在存儲器中存放。n（4）在存儲器中指令和數(shù)據(jù)沒有任何區(qū)別，都是二進制信息。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié)n（5）存儲單元從零開始順序編號。n（6）一個存儲單元可以存儲 8 個 bit （用作單位寫成“b”），即 8 位二進制數(shù)。n（7）1B = 8b1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB本課件由匯編網(wǎng)

58、（）制作提供1.1節(jié)1.10節(jié) 小結(jié)（續(xù)）n（8）每一個CPU芯片都有許多管腳，這些管腳和總線相連。也可以說，這些管腳引出總線。一個CPU可以引出三種總線的寬度標志了這個CPU的不同方面的性能：n地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力；n數(shù)據(jù)總線的寬度決定了CPU與其它器件進行數(shù)據(jù)傳送時的一次數(shù)據(jù)傳送量；n控制總線寬度決定了CPU對系統(tǒng)中其它器件的控制能力。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.11 內(nèi)存地址空間（概述）n什么是內(nèi)存地址空間呢？n一個CPU的地址線寬度為10，那么可以尋址1024個內(nèi)存單元，這1024個可尋到的內(nèi)存單元就構(gòu)成這個CPU的內(nèi)存地址空間。下面深入討論。n首先需要介紹兩部分基本

59、知識，主板和接口卡。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.12 主板n在每一臺PC機中，都有一個主板，主板上有核心器件和一些主要器件。n這些器件通過總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）相連。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.13 接口卡n計算機系統(tǒng)中，所有可用程序控制其工作的設備，必須受到CPU的控制。nCPU對外部設備不能直接控制，如顯示器、音箱、打印機等。直接控制這些設備進行工作的是插在擴展插槽上的接口卡。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.14 各類存儲器芯片n從讀寫屬性上看分為兩類：隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）n從功能和連接上分類：n隨機存儲器RAMn裝有BIOS的ROMn接口卡上的RAM

60、nPC機中各類存儲器的邏輯連接情況本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.14 各類存儲器芯片n裝有BIOS的ROM BIOS：Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng)。 BIOS是由主板和各類接口卡（如：顯卡、網(wǎng)卡等）廠商提供的軟件系統(tǒng)，可以通過它利用該硬件設備進行最基本的輸入輸出。在主板和某些接口卡上插有存儲相應BIOS的ROM。本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供本課件由匯編網(wǎng)（）制作提供1.15 內(nèi)存地址空間n上述的那些存儲器在物理上是獨立的器件。n但是它們在以下兩點上相同： 1、都和CPU的總線相連。 2、CPU對它們進行讀或?qū)懙臅r候都通過控制線發(fā)出內(nèi)存讀寫命令。本課件由匯編