第二章 IBM-PC微机的功能结构 2BMC微机基本结构 微机的一般构成 般计算机应包括五大部件: 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 由于微机的主要特点是其体积很小,因此在系 统设计上就有一些特殊考虑。 将运算器和控制器两大部件集成在一个集成电路芯 片上,称为中央处理器,简称CPU,也叫微处理器
1 第二章 IBM-PC微机的功能结构 2.1 IBM-PC微机基本结构 一、 微机的一般构成 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 一般计算机应包括五大部件： 由于微机的主要特点是其体积很小，因此在系 统设计上就有一些特殊考虑。 将运算器和控制器两大部件集成在一个集成电路芯 片上,称为中央处理器 ,简称CPU,也叫微处理器
系统采用总线结构,具有较大的灵活性和扩展性。 微机硬件系统基本组成框图 地址总线 数据总线 控制总线 系统总线 微处理器主存储器o设备o备 IO接口O接口
2 微处理器 CPU 主存储器 I/O接口 I/O设备 I/O接口 I/O设备 地址总线 数据总线 控制总线 系 统 总 线 微机硬件系统基本组成框图 系统采用总线结构，具有较大的灵活性和扩展性
1、中央处理器CPU 微型计算机中的中央处理器也叫微处理器。它包括 运算器和控制器 功能:从主存储器中逐条取出构成程序的指令序 列,分析各指令的功能,控制计算机各部 件完成指定功能的各项操作。 2、主存储器 主存储器是用来存放程序和数据的部件。它由若干个 存储单元构成。 存储单元的多少表示存储器的容量。每个存储单元使 用一个唯一的编号来标识,称为存储单元的地址。 >对每个存储单元内容的存和取是按照地址进行访问的
3 1、中央处理器CPU 微型计算机中的中央处理器也叫微处理器。它包括 运算器和控制器。 功能： 从主存储器中逐条取出构成程序的指令序 列，分析各指令的功能，控制计算机各部 件完成指定功能的各项操作。 2、主存储器 ➢ 主存储器是用来存放程序和数据的部件。它由若干个 存储单元构成。 ➢存储单元的多少表示存储器的容量。每个存储单元使 用一个唯一的编号来标识，称为存储单元的地址。 ➢对每个存储单元内容的存和取是按照地址进行访问的
计算机存储信息的基本单位是一个二进制位,一位可存 储一个二进制数0或1。每8位组成一个字节(BYTE)。 76543210 在大多数计算机中,存储器的组织都是以字节为基本 单位。每一个基本单位称为一个存储单元。 地址存储器 指示存储单元编号的地址长 度决定了存储器的最大容量,0000000 例如一个10位二进制数表示 0000000001 的地址,可以用来区分210=000000 1024=1K个单元。 l111111111
4 计算机存储信息的基本单位是一个二进制位，一位可存 储一个二进制数0或1。每8位组成一个字节（BYTE)。 7 6 5 4 3 2 1 0 在大多数计算机中，存储器的组织都是以字节为基本 单位。每一个基本单位称为一个存储单元。 指示存储单元编号的地址长 度决定了存储器的最大容量， 例如一个10位二进制数表示 的地址，可以用来区分2 10＝ 1024＝1K个单元。 地址 存储器 0000000000 0000000001 0000000010 1111111111 …… ……
习惯上将CPU与主存储器合称为主机 在计算机中,除了主存储器之外,一般还配置有辅 助存储器,简称辅存。由于它的位置是在主机之外,因 此也叫做外存。 3、输入输出设备及接口 >输入设备将外部信息(程序、数据和命令)送入计 算机。包括键盘、鼠标等。 输出设备将计算机处理后的结果转换为人或其它系统 能识别的信息形式向外输出。如显示器、打印机等。 有的设备既具有输入功能又具有输出功能。如磁盘 磁带、触摸显示屏等
5 习惯上将CPU与主存储器合称为主机 在计算机中，除了主存储器之外，一般还配置有辅 助存储器，简称辅存。由于它的位置是在主机之外，因 此也叫做外存。 3、输入输出设备及接口 ➢输入设备将外部信息（程序、数据和命令）送入计 算机。包括键盘、鼠标等。 ➢输出设备将计算机处理后的结果转换为人或其它系统 能识别的信息形式向外输出。如显示器、打印机等。 ➢有的设备既具有输入功能又具有输出功能。如磁盘、 磁带、触摸显示屏等
由于O设备的工作速度、工作原理以及所处理的信 息格式等与主机相差很大,因此O设备要通过ⅣO接 口才能与系统总线连接 ≯I/O接口是主机与IO设备之间设置的逻辑控制部件。 通过它实现主机与ⅣO设备间的信息传送。 4、系统总线 系统总线将CPU、存储器和ⅣO设备连接起来,实 现各大部件之间的各种信息传送。 系统总线包括地址总线、数据总线和控制总线三组。 它们分别用于传送不同的信息
6 ➢由于I/O设备的工作速度、工作原理以及所处理的信 息格式等与主机相差很大，因此I/O设备要通过I/O接 口才能与系统总线连接。 ➢I/O接口是主机与I/O设备之间设置的逻辑控制部件。 通过它实现主机与I/O设备间的信息传送。 4、系统总线 ➢系统总线将CPU、存储器和I/O设备连接起来，实 现各大部件之间的各种信息传送。 ➢系统总线包括地址总线、数据总线和控制总线三组。 它们分别用于传送不同的信息
、 Intel8086/8088CPU的功能结构 汇编语言程序是由一系列的指令(指令序列构成。 指令是构成汇编语言程序的最基本单位,就象高 级语言中的语句。 CPU执行指令序列就是重复执行以下两个步骤 火火 从存储器中取指令 执行指令规定的功能 这两个步骤的执行又分为串行方式和指令流水线方式
7 二、 Intel 8086/8088 CPU的功能结构 指令是构成汇编语言程序的最基本单位，就象高 级语言中的语句。 汇编语言程序是由一系列的指令(指令序列)构成。 CPU执行指令序列就是重复执行以下两个步骤： 从存储器中取指令 执行指令规定的功能 这两个步骤的执行又分为串行方式和指令流水线方式
1.串行方式 CPU取指执行存数取指执行取指取数执行」 系统总线匚忙闲忙忙」闲忙忙」闲 时间 特点: (1)当CPU在指令执行阶段,不需要占用系统总线,但此 时总线也不工作,因此系统总线的空闲时间比较多。 (2)在从存储器取指令、取数据或存数据时,总线处于忙 状态,其所占用的时间也较长。而CPU却只需要花很短的 时间去处理,因此大部分时间处于闲置状态。 采用串行工作方式的计算机其运行速度较慢
8 1. 串行方式 特点： （1）当CPU在指令执行阶段，不需要占用系统总线，但此 时总线也不工作，因此系统总线的空闲时间比较多 。 （2）在从存储器取指令、取数据或存数据时，总线处于忙 状态，其所占用的时间也较长。而CPU却只需要花很短的 时间去处理，因此大部分时间处于闲置状态。 采用串行工作方式的计算机其运行速度较慢 CPU 取指 执行 存数 取指 执行 取指 取数 执行 系统总线 忙 闲 忙 忙 闲 忙 忙 闲 时间
2指令流水线方式 采用指令流水线工作方式的计算机具有较高的工作效率。 CPU内部采用了一种先进的指令流水线结构,这种结构 可以有效而充分地利用各主要硬件资源。 指令流水线结构最先出现在Ite公司的8086/8088CPU中
9 2.指令流水线方式 采用指令流水线工作方式的计算机具有较高的工作效率。 CPU内部采用了一种先进的指令流水线结构，这种结构 可以有效而充分地利用各主要硬件资源。 指令流水线结构最先出现在Intel公司的8086/8088 CPU中
8086CPU结构 20位地址总线 AH ALAX 地址加法器 BH BL BX 通 CHCL CX 16 CS 用寄存器组 SP 段寄存器 DS BP SI 位数据总线 IP DI ES 16位CPU内总 总线 线 控制 系统总线 暂存器控制信号 逻辑 ALU 控制器231456 标志寄存器 指令队列 执行单元(EU) 总线接口单元(BIU)
10 AH AL BH BL CH CL DI SP BP SI 地址加法器 IP CS DS SS ES 总线 控制 逻辑 暂存器 标志寄存器 ALU EU 控制器 1 2 3 4 5 6 16 位 数 据 总 线 段 寄 存 器 通 用 寄 存 器 组 系统总线 16位CPU内总 线 AX BX CX 20位地址总线 指令队列 执行单元（EU） 总线接口单元（BIU） 控制信号 … 8086CPU结构