微机微机的基本工作原理
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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。
第3章微型计算机的基本工作原理1.写出本章中简化式计算机的指令系统的每条指令的汇编语言的助记符及其相应的机器语言的机器码。
答:2.程序计数器PC的内容是什么意义?答:PC中存放的是下一条将要执行的指令地址。
3.指令寄存器IR从PROM接收到指令字(8位)后的运行过程如何,起什么作用?答:IR从PROM接收到指令字(当L1=1,E R=1)后,将指令字分送到控制部件CON 和W总线上。
其中左四位为指令字段,右四位为地址字段。
4.试简述程序设计的4个步骤。
答:程序设计的4个步骤:(1)获得操作码表;(2)进行存储器分配;(3)将源程序翻译成目标程序;(4)此程序按存储单元的地址顺序存入计算机。
5.环形计数器有何用处?什么叫环形字?答:(1)环形计数器用于发出环形字,从而产生机器节拍。
(2)环形字是由多个移位寄存器的输入位组成,其中移位寄存器最低一位的串行输出端Q1反馈到最高位的串行输入端。
6.什么叫例行程序?什么叫机器周期、取指周期和执行周期?本章简化式计算机的机器周期包括几个时钟周期(机器节拍)?机器周期是否一定是固定不变的?答:(1)例行程序:例行程序是指完成一个处理过程并产生多个处理结果且通过CALL 语句调用执行的程序。
(2)机器周期:取出一条指令并执行完这条指令所需要的时间。
(3)取指周期:取出指令所需要的时间,通常由三个机器节拍构成。
(4)执行周期:执行一条指令所需要的时间,通常由三个机器节拍构成。
(5)本章简化式计算机的机器周期包括6个时钟周期。
(6)机器周期不是固定不变的,和具体的指令有关。
7.控制部件包括哪些主要环节?各有何用处?答:控制部件主要包括:(1)环形计数器(RC)环形计数器用于发出环形字,从而产生机器节拍。
(2)指令译码器(ID)指令寄存器IR中数据的高四位被送到控制部件,指令译码器对该指令的高四位译码,确定该指令需要执行的操作,即译码器能将编码信息译成某一控制线为高电位。
微机工作的基本原理
微机工作的基本原理是指微处理器的运行原理。
微机的基本组成部分包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等。
其中,中央处理器是整个系统的核心,负责进行数据的处理和指令的执行。
具体来说,中央处理器由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元负责指令的解码和调度,通过时钟控制执行各个指令。
算术逻辑单元则负责进行数据的运算和逻辑判断。
中央处理器通过总线与其他部件进行通信,实现数据的传输和交互。
微机的内存用于存储程序和数据。
其中,随机存储器(RAM)用于临时存储程序和数据,而只读存储器(ROM)用于存储
不可更改的程序和数据。
中央处理器可以从内存中读取指令和数据,并将处理结果写回内存。
输入输出设备用于与外部环境进行数据的交互。
例如,键盘、鼠标等输入设备用于接收用户的输入,显示器、打印机等输出设备用于向用户显示结果。
中央处理器通过输入输出控制器与输入输出设备进行通信,实现数据的输入和输出。
微机的工作过程可以简化为以下几步:首先,中央处理器从内存中读取指令。
然后,控制单元对指令进行解码,并调度算术逻辑单元执行相应的运算和逻辑操作。
处理结果存储到内存中或通过输出设备展示给用户。
整个过程通过时钟信号进行同步。
总之,微机工作的基本原理可以概括为指令的解码和执行、数据的传输和存储,以及与外部设备的交互等关键步骤。
通过这些操作,微机能够完成各种应用程序的运行和数据处理。
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。
微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输:微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。
数据总线用于传输数据信息,地址总线用于传输存储器或外设的地址,控制总线用于传输控制信号。
2.运算:中央处理器是微型计算机的核心组件,主要负责数据的处理和运算。
它由算术逻辑单元(ALU)和控制单元组成。
ALU用于进行算术和逻辑运算,控制单元用于控制指令的执行顺序。
3.存储:主存储器用于存储数据和程序。
它的存取速度较快,但容量较小。
微型计算机还可以连接辅助存储器,如硬盘、光盘和闪存,用于存储大量的数据和程序。
4.控制:微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。
控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号,实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。
5.外围设备:微型计算机可以连接各种外围设备,如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。
它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。
二、软件原理1.系统软件:系统软件包括操作系统和语言处理程序等。
操作系统是微型计算机的核心软件,负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。
语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。
2.应用软件:应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。
它们是根据用户需求来开发的,用于解决特定的实际问题。
三、微型计算机的工作原理1.初始化:当微型计算机通电时,控制单元首先从BIOS(基本输入输出系统)中读取并执行一段特定的程序,进行系统的初始化。
2.取指:控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令,存放在指令寄存器中。
3.译码:控制单元对指令进行译码,确定指令的执行类型和操作对象。
4.执行:根据指令的类型和操作对象,控制单元产生相应的控制信号,使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。
5.存取数据:微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件,实现对数据的存取。
6.结果输出:微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备,如显示器或打印机。
微机的工作原理及应用一、微机的工作原理微机,又称个人计算机(PC,Personal Computer),是一种小型的电子计算机,主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入设备和输出设备组成。
微机的工作原理包括以下几个方面:1.中央处理器(CPU):CPU是微机的核心组件,负责执行指令和处理数据。
它包括算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)。
ALU负责进行算术和逻辑运算,CU负责控制指令的执行和数据的传输。
2.存储器:存储器用于存储程序和数据。
微机的主要存储器包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
RAM可以读写,用于存储程序和数据;ROM只能读取,用于存储系统固化的程序和数据。
3.输入设备:输入设备用于将数据输入到微机中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
键盘用于输入字符和命令,鼠标用于控制光标和选择功能,扫描仪可以将纸质文件转换为电子文件。
4.输出设备:输出设备用于将计算结果和信息显示出来。
常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。
显示器用于显示图像和文字,打印机用于将文件打印出来,音响用于播放声音和音乐。
二、微机的应用微机的应用广泛,已渗透到各行各业。
以下列举了几个主要领域中微机的应用情况:1. 教育领域•在教学中,微机可以提供多媒体教学资源,使学生更加生动、直观地学习知识。
•学生可以使用微机进行独立学习和交互式学习,提高学习效果和兴趣。
2. 商业领域•微机可以用于办公自动化,提高办公效率和准确性,节省人力资源。
•企业可以使用微机进行财务管理、客户关系管理以及市场分析等,提升经营决策和竞争力。
3. 科学研究领域•微机可以用于数据处理和模拟实验,加快科学研究的进程和准确性。
•科学家可以利用微机进行模型构建和仿真,帮助理解和探索复杂的科学现象。
4. 工业控制领域•微机可以用于传感器的信号采集和数据处理,实现自动化控制。
•工厂可以利用微机进行生产计划安排和设备监控,提高生产效率和质量。