微机系统组成及工作原理

微处理器:简称μP或MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。

微型计算机:简称μC或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。

微型计算机系统（主机+外设+软件配置）(Microcomputer system) 简称μCS或MCS，是指以微型计算机为中心, 以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件) 以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。

2.微机系统结构（三种总线结构）：数据总线，地址总线，控制总线3.8086cup内部结构由两部分组成：总线接口单元BIU; 执行单元EU.(1).总线接口单元BIU组成：4个16位的段寄存器（CS、DS、ES、SS）；1个16位的指令指针寄存器IP；1个20位的地址加法器；1个指令队列（长度为6个字节）; I/O控制电路（总线控制逻辑）；内部暂存器。

BIU的功能：根据EU的请求负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据。

①BIU从内存取指令送到指令队列②当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。

（2）执行单元EU 组成：①ALU（算术逻辑单元）；②通用寄存器组AX,BX,CX,DX（4个数据寄存器）,BP(基址指针寄存器),SP(堆栈指针寄存器), SI(源变址寄存器), DI(目的变址寄存器),③数据暂存寄存④标志寄存器FR ⑤EU控制电路作用：负责执行指令，执行的指令从BIU的指令队列中取得；运算结果和所需数据，则由EU向BIU发出请求，经总线访问内存或I/O端口进行存取。

4．物理地址与逻辑地址有什么区别？答：逻辑地址是指未定位之前在程序中存在的地址，由段地址和偏移地址组成。

物理地址是实际访问存储器时的地址（通过20位地址总线传递）。

第一章ENIAC 的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。

冯·诺依曼（Johe V on Neumman ）提出了“存储程序”的计算机设计方案。

特点是： 1、采用二进制数形式表示数据和计算机指令。

2、指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。

由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。

工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。

一型计算机的分类字长：有4位、8位、16位、32位、64位微型计算机等 工艺：可分成MOS 工艺、双极型TTL 工艺的微处理器 结构类型：有单片机、单板机、位片机、微机系统等 用途：个人计算机、工作站/务器、网络计算机 体积大小：台式机、携机。

二．微型计算机的性能指标介绍位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。

字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。

字节（Byte ）：是计算机中通用的基本单元，由8个二进制位组成。

字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。

主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。

访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。

指令数：构成微型计算机的操作命令数。

基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。

可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。

兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。

性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。

微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成 ：1.中央处理单元CPU （Control Processing Unit ）是微型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。

微处理器是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标。

1.1微型计算机主要包括那几个组成部分？各部分的基本功能是什么？答：微型计算机由CPU，存储器，输入/输出接口及系统总线组成CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算，暂存少量数据，对指令译码并执行指令所规定的操作，与存储器和外设进行数据交换，提供整个系统所需要的定时和控制信号，响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器，总线发送器，总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据，程序的部件；I/O接口在CPU和外设之间起适配作用，是微型计算机的重要组成部件1.2简述CPU执行指令的工作过程答：CPU执行指令的工作过程可以归纳为3个阶段：取指令，分析指令，执行指令执行指令的基本过程：1、开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元2控制器将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。

存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR3指令译码器译码，控制逻辑阵列发出操作命令，执行指令操作码规定的操作。

4、修改程序计数器的内容2.1、8086/8088CPU的功能结构由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086/8088CPU的功能结构由以下两部分组成：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）总线接口单元BIU的主要功能是负责与存储器，I/O端口进行数据传送。

具体讲：取指令，即总线接口部件从内存中取出指令后送到指令队列；预取指令；配合EU执行指令，存取操作数和运算结果。

执行部件EU主要功能是负责指令执行。

2.4、什么是总线周期？8086/8088CPU的基本总线周期由几个时钟周期组成？若CPU主时钟频率为10MHz，则一个时钟周期为多少？一个基本总线周期为多少？答：BIU通过系统总线对存储器或I/O端口进行一次读/写操作的过程成为一个总线周期。

计算机组成原理和微机原理计算机组成原理和微机原理是计算机科学与技术领域中非常重要的两门课程，它们涉及到计算机的硬件和软件方面的知识。

本文将详细介绍计算机组成原理和微机原理的概念、内容和重要性。

一、计算机组成原理的概念和内容计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的基础课程之一，它主要研究计算机的硬件结构和工作原理。

计算机组成原理涉及到的内容很广泛，主要包括计算机的基本组成、计算机的运行过程、计算机的存储结构、计算机的输入输出系统等方面。

1.计算机的基本组成计算机的基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器（memory）和输入输出设备（I/O devices）。

中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机的指令和处理数据。

存储器用于存放程序和数据，可以分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、光盘等）。

输入输出设备用于与计算机进行交互，如键盘、鼠标、显示器等。

2.计算机的运行过程计算机的运行过程包括指令的周期性执行和数据的处理。

在计算机中，每个指令都是由一系列的操作码（Opcode）和操作数（Operand）组成，其中操作码表示操作的类型，操作数表示操作的具体内容。

指令的周期性执行是通过时钟信号来实现的，时钟信号可以控制计算机的时序和同步。

3.计算机的存储结构计算机的存储结构主要包括主存储器和辅助存储器。

主存储器用于存放正在执行的程序和数据，是计算机运行的关键部件。

主存储器可以按照访问方式分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。

辅助存储器用于存放大量的程序和数据，可以分为硬盘、光盘、磁带等。

4.计算机的输入输出系统计算机的输入输出系统是计算机与外部世界进行交互的重要组成部分。

输入设备用于将外部的信息传递给计算机，如键盘、鼠标等；输出设备用于将计算机的结果显示给用户，如显示器、打印机等。

输入输出设备和计算机之间有一个接口（interface），可以通过接口进行数据的传输和控制。

二、微机原理的概念和内容微机原理是计算机科学与技术领域中的重要课程，它主要研究微型计算机的组成和工作原理。

微型计算机原理及应⽤知识点总结第⼀章计算机基础知识⼀、微机系统的基本组成1.微型计算机系统由硬件和软件两个部分组成。

(1)硬件:①冯●诺依曼计算机体系结构的五个组成部分：运算器，控制器，存储器，输⼊设备，输⼊设备。

其特点是以运算器为中⼼。

②现代主流的微机是由冯●诺依曼型改进的，以存储器为中⼼。

③冯●诺依曼计算机基本特点：核⼼思想：存储程序；基本部件：五⼤部件；信息存储⽅式：⼆进制；命令⽅式：操作码（功能）+地址码（地址），统称机器指令；⼯作⽅式：按地址顺序⾃动执⾏指令。

(2)软件:系统软件：操作系统、数据库、编译软件应⽤软件：⽂字处理、信息管理（MIS）、控制软件⼆、微型计算机的系统结构⼤部分微机系统总线可分为3类：数据总线DB(Data Bus)，地址总线AB(Address Bus)，控制总线CB(Control Bus)。

总线特点：连接或扩展⾮常灵活，有更⼤的灵活性和更好的可扩展性。

三、⼯作过程微机的⼯作过程就是程序的执⾏过程,即不断地从存储器中取出指令,然后执⾏指令的过程。

★例：让计算机实现以下任务：计算计算7+10=？程序：mov al,7Add al,10hlt指令的机器码：10110000（OP）0000011100000100（OP）0000101011110100（OP）基本概念：1.微处理器、微型计算机、微型计算机系统2.常⽤的名词术语和⼆进制编码（1）位、字节、字及字长（2）数字编码（3）字符编码（4）汉字编码3.指令、程序和指令系统习题：1.1，1.2，1.3，1.4，1.5第⼆章8086／8088微处理器⼀、8086／8088微处理器8086微处理器的内部结构：从功能上讲，由两个独⽴逻辑单元组成，即执⾏单元EU和总线接⼝单元BIU。

执⾏单元EU包括：4个通⽤寄存器（AX，BX，CX，DX，每个都是16位，⼜可拆位，拆成2个8位）、4个16位指针与变址寄存器（BP，SP，SI，DI）、16位标志寄存器FLAG（6个状态标志和3个控制标志）、16位算术逻辑单元(ALU)、数据暂存寄存器；EU功能：从BIU取指令并执⾏指令；计算偏移量。

第二节微机控制的点火系统的组成与原理微机控制的点火系是70年代末开始使用无触点点火装置后的又一重大进展，其最大的成功在于实现了点火提前角的自动控制，即可根据发动机的工况对点火提前角进行适时控制。

因而可获得混合气的最佳燃烧，从而能最大限度的改善发动机的高速性能，提高其动力性、经济性，减少排气污染。

而普通的无触点点火系采用机械方式调整点火时刻，因为机械装置本身的局限性，无法保证在各种状况下点火提前角均处于最佳。

此外，由于分电器中的运动部件的磨损，又会导致驱动部件松旷，影响点火提前角的稳定性和均匀性。

全电子点火系则可完全避免此类现象产生。

在微机控制的点火系统中，点火控制包括点火提前角的控制、通电时间控制和爆燃控制等三个方面，并具有以下特点:1)在所有的工况及各种环境条件下，均可自动获得理想的点火提前角，从而使发动机在动力性、经济性、排放性及工作稳定性等方面均处于最佳。

2)在整个工作范围内，均可对点火线圈的导通时间进行控制。

从而使线圈中存储的点火能量保持恒定不变，提高了点火的可靠性，可有效地减少能源消耗，防止线圈过热二此外，该系统可很容易实现在整个工作范围内提供稀薄燃烧所需恒定点火能量的目标。

3)采用闭环控制技术后，可使点火提前角控制在刚好不发生爆燃的状态，以此获得较高的燃烧效率，有利于发动机各种性能的提高。

微机控制的点火系统一般由电源、传感器、电子控制系统(ECU)、点火控制模块、分电器、火花塞等组成，如图5-1所示。

l）电源一般由蓄电池和发电机共同组成，可供给点火系统所需的点火能量。

2)点火线圈能将点火瞬间所需的能量存储在线圈的磁场中，还可将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15 --- 20kV高压电。

3)分电器可根据发动机的工作时序，将点火线圈产生的高压电依次送到各缸火花基。

4)火花塞将具有一定能量的电火花引人气缸，点燃气缸内的混合气。

5)传感器主要用于检测发动机各种运行参数的变化，为ECU提供点火提前角的控制依据。