微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)1第一頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日第一章緒論一、計(jì)算機(jī)的基本組成基礎(chǔ)二、計(jì)算機(jī)的工作原理三、CPU的結(jié)構(gòu)四、CPU的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)五、提高微型計(jì)算機(jī)工作速度的途徑六、微型計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)2第二頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日一、馮．諾依曼理論

微型、小型、大中型計(jì)算機(jī)的功能沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。它們的基本結(jié)構(gòu)也一樣，稱為馮．諾依曼理論――計(jì)算機(jī)的經(jīng)典理論。第一章緒論運(yùn)算器RegisterMemory輸入接口輸入設(shè)備輸出接口輸出設(shè)備控制器單向數(shù)據(jù)流

雙向數(shù)據(jù)流程序指令控制信息CPU微型計(jì)算機(jī)3第三頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日

(1)運(yùn)算器ALU：算術(shù)/邏輯運(yùn)算。

(2)存儲(chǔ)器Register&Memory：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序指令的觸發(fā)器陣列。

(3)輸入接口：輸入設(shè)備通過(guò)輸入接口，輸入數(shù)據(jù)和程序指令。

(4)輸出接口：通過(guò)輸出接口，輸出數(shù)據(jù)和程序指令給輸出設(shè)備。

(5)控制器：按執(zhí)行的程序指令發(fā)出各種計(jì)算機(jī)內(nèi)部控制命令，使各部件之間相互協(xié)調(diào)工作。

1、計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入接口、輸出接口五大部分組成。4第四頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日

2、(運(yùn)算)數(shù)據(jù)和(程序)指令以二進(jìn)制代碼形式，不加區(qū)別地存放在內(nèi)存中。它們存放的位置由程序指令指定。綜上所述，馮．諾依曼理論確定了計(jì)算機(jī)的工作方式是硬件結(jié)構(gòu)支撐和軟件程序控制的結(jié)合。

3、由一個(gè)指令指針I(yè)P(或程序計(jì)數(shù)器PC)控制指令的執(zhí)行。指令的執(zhí)行方式有順序和跳轉(zhuǎn)二種執(zhí)行方法。5第五頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日二、計(jì)算機(jī)的工作原理（存儲(chǔ)程序和程序控制）1.將事先編好的程序及運(yùn)算中所需的數(shù)據(jù)，按一定的方式輸入并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中；2.將程序的第一條指令存放的地址送入指令指針寄存器IP中，并啟動(dòng)運(yùn)行；3.計(jì)算機(jī)自動(dòng)地逐一取出程序的一條條指令，加以分析并執(zhí)行所規(guī)定的功能。6第六頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日三、CPU的結(jié)構(gòu)(單總線)(寄存器陣列)(算邏單元)(指令寄、譯及定時(shí)控制）由于制造工藝的原因，CPU結(jié)構(gòu)受到的限制：1、引腳數(shù)的限制；2、芯片面積的限制；3、器件速度的限制；第七頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日四、CPU結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：

1、引腳功能復(fù)用；

D0——D7為數(shù)據(jù)雙向口，由“讀/寫”控制信號(hào)決定數(shù)據(jù)流的方向。2、單總線、累加器結(jié)構(gòu)；3、可控三態(tài)電路；為避免總線沖突和信號(hào)串?dāng)_，采用可控三態(tài)電路與總線相連，不工作的器件所連的三態(tài)電路處于高阻。4、總線分時(shí)復(fù)用；8第八頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日五、提高微型計(jì)算機(jī)工作速度的途徑1.提高CPU的時(shí)鐘頻率，減小存儲(chǔ)器的訪問(wèn)時(shí)間；2.增加CPU內(nèi)部寄存器的數(shù)量和種類；3.將取指和執(zhí)指并行進(jìn)行。9第九頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日六、微型計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/O接口

I/O接口

ABDBCB微機(jī)的單總線結(jié)構(gòu)10第十頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日CPU主存儲(chǔ)器I/O接口

I/O接口

I/O接口

I/O設(shè)備

I/O設(shè)備

I/O設(shè)備

存儲(chǔ)總線I/O總線面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)11第十一頁(yè)，共十二頁(yè)，2022年，8月28日CPU主存儲(chǔ)器I