计算机硬件技术基础 学时数安排 讲课:54学时 实验:36学时 教材:《计算机硬件技术基础》 杨天怡主编 实验教材:《计算机硬件技术实验教程》 黄勤主编
计算机硬件技术基础 学时数安排 讲课： 54学时 实验：36学时 教 材： 《计算机硬件技术基础》 杨天怡主编 实验教材：《计算机硬件技术实验教程》 黄 勤 主编
第一章微型计算机基础 第一节微型计算机的组成 第二节微型计算机的硬件结构及简单工作过程 第三节微型计算机中的先进计算机技术 第四节微型计算机的主要性能指标及典型 微型计算机
第一章 微型计算机基础 第一节 微型计算机的组成 第二节 微型计算机的硬件结构及简单工作过程 第三节 微型计算机中的先进计算机技术 第四节 微型计算机的主要性能指标及典型 微型计算机
第一节微型计算机的组成 、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 控制器 输入设备 主存储器 输出设备 运算器
第一节 微型计算机的组成 二、微型计算机的硬件组成 一、微型计算机系统的组成 硬件和软件两大部分组成
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。 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,b)。一般把8个二进制位组成的 通用基本单元叫作字节(Byte,B)。微型计算机中通常以 字节为单位表示存储容量。 1024B为1KB1024KB为1MB1024MB为1GB 4GB为 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 存储的类型半导体存储器磁记录存储器光盘存储器
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。 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，b）。一般把8个二进制位组成的 通用基本单元叫作字节（Byte，B）。微型计算机中通常以 字节为单位表示存储容量。 1024B为1KB 1024KB为1MB 1024MB为1GB 1024GB为1TB 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。 存储的类型 半导体存储器 磁记录存储器 光盘存储器
2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、控制器和寄存器 阵列三个主要部件组成 地址总线(AB 敦据总线(DB) 地址缓冲器 据级存器 内部总线 指令寄存器(R 寄通用寄存器组 存 暂存器 指令译码器(D/ 堆指针(SP 翼加锁存器 组 RS程序计数器PC 操作控制器(OC 算术是辑单元(ALU〕 控制器 控制总线(CB) 标志寄存器(F 运算器 FR]
2.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、控制器和寄存器 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( Accumulate A)、暂存器( Temporary,TMP)、算术逻辑单元〔 Arithmatic Logic Unit,ALU)、标志寄存器( Flag Registers,F)和些逻 辑电路组成 累加器算术逻辑单元 标志寄存器 CF进位标志 AF辅助进位标志 1运算时产生了进/借位 cF10运算时无进/借位 1运算时有辅助进/借位 AF 0运算时无辅助进/借位 ZF零标志 PF奇偶标志 zF「1运算结果为0 0运算结果非零 PF∫1运算结果中“1”的个数为偶数 0运算结果中“1”的个数为奇数 SF符号标志 OF符号标志 1运算结果为负 1有溢出 SE OF 0运算结果为正 0无溢出
① 运算器 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 Logic Unit，ALU）、标志寄存器（Flag Registers，F）和一些逻 辑电路组成。 累加器 算术逻辑单元 标志寄存器 CF进位标志 CF = 1 运算时产生了进/借位 0 运算时无进/借位 ZF零标志 ZF = 1 运算结果为0 0 运算结果非零 SF符号标志 SF = 1 运算结果为负 0 运算结果为正 AF辅助进位标志 AF = 1 运算时有辅助进/借位 0 运算时无辅助进/借位 PF奇偶标志 PF = 1 运算结果中“1”的个数为偶数 0 运算结果中“1”的个数为奇数 OF符号标志 OF = 1 有溢出 0 无溢出
若A-B后有ZF=1,则A=B 如:两无符号数A、B进行比较: 若A-B后有CF=1,则AB? 方法一:数值与符号分开判断 对带符号数的大小判断有两种方法 方法二:数值与符号同时判断 例:若A>0,BB成立 ①A=100D,B=-50D, ②A=15D,B=-5D, A-B有: A-B有: 01100100B 00001111B +00110010B 00000101B 10010110B 00010100B SF=1AB?
如：两无符号数A、B进行比较 ： 若A－B 后有 ZF=1，则 A B = 若A－B 后有 CF=1，则 A B ＜ 若是带符号数进行大小比较，能用CF标志来判断？ 例：A=FFH，B=01H；A－B=FEH，此时CF=0，A＞B？ 对带符号数的大小判断有两种方法 方法一：数值与符号分开判断 方法二：数值与符号同时判断 例：若A＞0 ，B＜0 ，应有A＞B 成立 ① A=100D，B=－50D， A－B有： 0 1 1 0 0 1 0 0 B ＋ 0 0 1 1 0 0 1 0 B 1 0 0 1 0 1 1 0 B SF = 1 A＜B ？ ② A=15D，B=－5D， A－B有： 0 0 0 0 1 1 1 1 B ＋ 0 0 0 0 0 1 0 1 B 0 0 0 1 0 1 0 0 B SF = 0 A＞B ？
对带符号数的大小判断应先判溢出标志OF,即 A-B后,若OF=1则SF=1A>B SF=0 AB SF=1A< B
对带符号数的大小判断应先判溢出标志 OF ，即 A－B 后，若OF = 1 则 SF = 1 A ＞ B SF = 0 A ＜ B 若OF = 0 则 SF = 0 A ＞ B SF = 1 A ＜ B
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)和执 行指令,由指令寄存器( In struction Register,IR)、指令译码器 ( Instruction Decoder,I)和定时控制电路( Timing and Contro)等组成。 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;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用于存放下一条要执行的指令在存储器中存放的地址。 堆栈和堆栈指示器SP 堆栈是一块设在内存中按先进后出( First in last out,FILo)原则 组织的存储区域,用于存放数据。数据存入栈区称为压入(PUSH), 从栈区中取出数据称为弹出(POP)
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）和执 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。 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；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 用于存放下一条要执行的指令在存储器中存放的地址。 堆栈和堆栈指示器SP 堆栈是一块设在内存中按先进后出（First In Last Out，FILO）原则 组织的存储区域，用于存放数据。数据存入栈区称为压入（PUSH）， 从栈区中取出数据称为弹出（POP）
堆栈指示器SP用于指 数据存放方式为 示当前栈顶元素所在的位 先进后出(FILO) SP-N-K 置,无论是压栈还是弹栈 N-K+1 总是在栈顶进行的。随着 对堆栈的压入和弹出操作, 堆栈区 SP的值会自动变化 (K个单元) N-1 3输入输出设备 输入设备 输出设备 、微型计算机的软件组成 计算机的软件包含系统软件和应用软件两部分。系统软件是使用和 管理计算机的软件,如操作系统、数据库管理系统、网络管理系统以及 各种语言处理程序、系统维护程序等。应用软件则是用户根据自己的需 要,为解决某一实际问题而编制的程序,如企业的财务管理、人事管理, 设备状态监测的数据采集与处理等
二、微型计算机的软件组成 堆栈指示器SP用于指 示当前栈顶元素所在的位 置，无论是压栈还是弹栈 总是在栈顶进行的。随着 对堆栈的压入和弹出操作， SP的值会自动变化， N N-1 N-K+1 N-K ┇ ┇ 堆栈区 （K个单元） SP 数据存放方式为 先进后出(FILO) ┇ 3.输入输出设备 输入设备 输出设备 计算机的软件包含系统软件和应用软件两部分。系统软件是使用和 管理计算机的软件，如操作系统、数据库管理系统、网络管理系统以及 各种语言处理程序、系统维护程序等。应用软件则是用户根据自己的需 要，为解决某一实际问题而编制的程序，如企业的财务管理、人事管理， 设备状态监测的数据采集与处理等