微型计算机的组成及基本工作原理资料
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运算器主要完成算术运算和逻辑运算,实现对数据的加工与处理。
①算术逻辑运算单元〔ALU〕:主要用于完成加、减、乘、除等算术运算和与、或者、非等逻辑运算,以及移位、求补等操作。
②标志存放器:用于存放算术、逻辑运算过程中产生的状态信息。
③累加器〔ACC〕:用于暂存运算结果以及向 ALU 提供运算对象。
发出指令脉冲,控制机器各个部件协调一致地工作。
从内存取指令和执行指令。
从内存中取出指令,并指出下一条指令在内存中的位置,将取出的指令送入指令存放器,启动指令译码器对指令发展分析,最后发出相应的控制信号和定时信息,控制和协调计算机的各个部件有条不紊的工作,以完成指令所规定的操作。
①程序计数器〔PC〕②指令存放器〔IR〕③指令译码器:对现行指令发展分析,确定指令类型、指令所要完成的操作以及寻址方式。
④时序部件:用于产生时序脉冲和节拍电位以控制计算机各局部有序地工作。
⑤状态/条件存放器:用于保存指令执行完成后产生的条形码。
比方:计算是否溢出、结果为正还是为负等。
此外,该存放器还保存中断和系统工作状态等信息。
⑥微操作信号发生器:根据指令提供的操作信号、时序产生器提供的时序信号,以及各功能部件反响的状态信号等综合特定的操作序列,从而完成对指令的执行控制。
存放器是CPU 内部的暂时存储单元,既可以用来存放数据和地址,也可以用来存放控制信息或者CPU 工作时的状态。
增加存放器的数量,就可以使CPU 把执行程序时所需的数据尽可能地放在存放器中,从而减少访问内存的次数,进步其运行速度。
但是存放器的本钱很高,因此必须在性能和本钱之间取个平衡点。
①累加器:是一个数据存放器,在运算过程中暂时存放被操作数和中间运算结果,是CPU 中使用最频繁的存放器,但累加器不能用于长期地保存一个数据。
②指令存放器:用于存放正在执行的指令。
③标志存放器:用于记录运算中产生的标志信息,普通存放指令执行结果的状态信息。
典型的标志如下:*进位标志位〔C〕:当运算结果最高位产生进位时置“1”。
1-2计算机的工作原理和组成A理论部分前面,已经涉及了微型计算机系统的组成框图的内容,为了更好的理解计算机的组成,我们先来简要的明确计算机的工作原理:一、计算机工作原理计算机之所以能脱离人的干预,自动进行数据处理、解决问题,是因为人预先将指令输入到计算机存储器(外存),存储器让指令都带有相应的地址;计算机工作后,中央处理器(CPU)中的控制器根据地址通过数据总线将指令送入内存储器,并不断的从内存储器中取指令、在运算器中分析指令(消化理解指令)、把产生的临时信息放在寄存器…此时包括:取指令、分析指令、执行指令,循环往复,直至程序运行结束。
在计算机处理信息中,主要有三种信号在总线上流动:数据流(依赖数据总线,英文是Data Bus)、地址信号(依赖地址总线,英文是Address Bus)、控制信号(依赖控制总线,英文是Control Bus)。
由于CPU的速度越来越快,访问内存速率也越来越快,按目前的技术无法达到理想的数据传输状况。
如用高速、静态RAM,成本太高。
为此在CPU和主存间加上了高速缓冲存储器(Cache),Cache提高了“命中率”和保证Cache的内容与对应的内存的内容一致。
总线(Bus)是信息传送的公共通道。
许多部件间数据传送不是通过分别的不同的线路来传送的,而是输出数据的部件把数据送入总线上(准确的讲是数据总线),接收数据的部件从Data Bus上取数据。
节省了数据传送的线路,但每一个瞬间,只能有唯一的数据(Data)在Bus上传输,使数据传送速度减慢。
计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存贮器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。
接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。
依此进行下去,直至遇到停止指令。
程序与数据一样存贮,按程序编排的顺序,一步一步地取出指令,自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。
微型计算机原理及接口技术
微型计算机原理及接口技术是指在微型计算机和外部设备之间进行数据交换和通信的技术。
微型计算机原理是指微型计算机的基本工作原理,包括微处理器、存储器、输入输出设备等组成部分的工作原理。
接口技术是指微型计算机与外部设备之间进行数据交换和通信所需要的硬件和软件技术。
在微型计算机中,微处理器是控制微型计算机工作的核心部件。
它负责执行指令、进行数据处理和控制操作。
微处理器通过总线与其他部件进行连接,包括存储器、输入输出设备等。
其中,存储器用于存储程序和数据,输入输出设备用于与外界进行数据交换。
为了实现微型计算机与外部设备之间的数据交换和通信,需要使用接口技术。
接口技术可以分为硬件接口和软件接口两种。
硬件接口是指通过物理接口的方式连接微型计算机和外部设备,例如串口、并口、USB等。
软件接口是指通过编程的方式实
现微型计算机与外部设备之间的数据交换和通信。
接口技术的选择取决于具体的应用场景和外部设备的要求。
不同的外部设备可能需要不同类型的接口进行连接。
例如,打印机通常通过并口或USB接口连接到微型计算机,而鼠标则通
常通过PS/2或USB接口连接。
此外,还可以通过网络接口实
现微型计算机之间的数据通信。
总的来说,微型计算机原理及接口技术是实现微型计算机与外
部设备之间数据交换和通信的关键技术。
了解和掌握这些技术对于有效地使用微型计算机和外部设备具有重要意义。
微型计算机的基本结构第一篇:微型计算机的基本结构概述微型计算机(Personal Computer,简称PC)是一种广泛应用于个人日常工作和娱乐等方面的计算机,其基本结构由五个部分构成,分别是中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、存储器、输入设备、输出设备和系统总线。
1. 中央处理器中央处理器是微型计算机最核心的部分,它是负责处理各种指令和数据的大脑。
CPU的性能直接影响着计算机的整体运行速度,因此在选择CPU时需要根据自己的需求选购合适的型号。
CPU主要由控制器和算术逻辑单元组成,其中控制器负责指导CPU完成各种操作,而算术逻辑单元则负责实现各种算术和逻辑运算。
除此之外,CPU还包括寄存器和高速缓存,它们的作用是缓存一些频繁使用的指令和数据,以提高CPU的运行效率。
2. 存储器存储器是微型计算机中用于存储数据和指令的部分,包括随机存储器(Random Access Memory,简称RAM)和只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)。
RAM是计算机中最常见的存储器,它可以被操作系统和应用程序用来存储临时数据和程序代码。
RAM的容量通常按照兆字节(Megabyte,简称MB)或者千字节(Kilobyte,简称KB)来计算,容量越大,能够同时存储的数据和程序代码就越多。
ROM是一类只能读取,不能写入的存储器,其中记录了一些固定的程序代码和数据。
ROM中的程序和数据不会被操作系统和应用程序改变,因此可以保证系统的稳定性和安全性。
3. 输入设备输入设备是用来输入数据和指令到计算机中的设备,常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。
键盘是计算机最常见的输入设备,可以输入各种文字和命令;而鼠标则可以通过移动鼠标指针来控制计算机的操作。
4. 输出设备输出设备是用来将计算机处理的结果显示给用户的设备,常用的输出设备有显示器、打印机、音响等。
其中显示器可以显示计算机处理的图像和文字,而打印机则可以将计算机处理的结果打印出来。
1、计算机系统的组成微型计算机由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统:指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备,它包括计算机的主机及外部设备。
软件系统:指程序及有关程序的技术文档资料。
包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。
软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据,是整个计算机的灵魂。
计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。
2、计算机的工作原理(1)冯•诺依曼原理“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯•诺依曼提出的,所以又称为“冯•诺依曼原理”。
该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式,直到现在,计算机的设计与制造依然沿着“冯•诺依曼”体系结构。
(2)“存储程序控制”原理的基本内容①采用二进制形式表示数据和指令。
②将程序(数据和指令序列)预先存放在主存储器中(程序存储),使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令,并加以执行(程序控制)。
③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。
(3)计算机工作过程(见下图)第一步:将程序和数据通过输入设备送入存储器。
第二步:启动运行后,计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别,分析该指令要做什么事。
第三步:控制器根据指令的含义发出相应的命令(如加法、减法),将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算,再把运算结果送回存储器指定的单元中。
第四步:当运算任务完成后,就可以根据指令将结果通过输出设备输出。
二、中央处理器中央处理器又称CPU(Central Processing Unit),是计算机系统的核心,它由运算器、控制器和寄存器组成。
1、运算器(ALU)运算器是负责对数据进行算术运算或逻辑运算的部件,由算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。
算术逻辑单元用于算术运算、逻辑运算及移位、求补等操作;累加器用于暂存被操作数和运算结果;通用寄存器组是一组寄存器,运算时用于暂存操作数和数据地址;状态寄存器也称标志寄存器,它用于存放算术逻辑单元工作中产生的状态信息。