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--微型计算机系统导论回顾:计算机系统的基础知识,包括计算机系统的组成(包括硬件与软件)、结构、发展历程、分类及其功能实质。本讲重点:微处理器及微机系统的发展历程,微机系统与一般意义上的计算机系统的联系与差别,强调微型计算机系统是具有独特结构的计算机系统,由此决定了微机系统所具有的功能及其特点。讲授内容:1.2微机系统的组成、结构与工作过程回顾:微型计算机的发展历程、特点,特别是集成电路技术与微型计算机及微机系统发展之间的相互关系。本讲重点:微型计算机及微机系统的组成,微型计算机的三总线结构,内总线和外总线的基本概念,微处理器的内部结构,微机系统的工作过程。讲授内容:一、微机系统的组成与结构1.微机的组成如图所示,是微型计算机的典型组成结构示意图,从图中我们可以看出,微型计算机由微处理器CPU①、一定容量的内部存储器(包括②ROM、RAM)、③输入/输出接口电路组成。各功能部件之间通过④总线有机地连接在一起,其中微处理器是整个微型计算机的核心部件。内部存贮器,按照读写方式的不同,分为ROM和RAM两种类型;输入/输出接口电路是外围设备与微型计算机之间的连接电路,在两者之间进行信息交换的过程中,起暂存、缓冲、类型变换及时序匹配的作用;总线是CPU与其它各功能部件之间进行信息传输的通道,按所传送信息的不同类型,总线可以分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB三种类型。2.微机系统的组成微型计算机再加上外设、电源、软件等构成微机系统。微机系统常用的外围设备有显示器、打印机、键盘等;系统软件一般包括操作系统、编译、编辑、汇编软件等。微处理器、微型计算机与微型计算机系统三者之间的关系如下:3.微型计算机的总线结构(1).引言微型计算机是由具有不同功能的一组功能部件组成的,系统中各功能部件的类型和它们之间的相互连接关系称为微型计算机的结构。微型计算机大多采用总线结构,因为在微型计算机系统中,无论是各部件之间的信息传送,还是处理器内部信息的传送,都是通过总线进行的。(2).什么是总线所谓总线,是连接多个功能部件或多个装置的一组公共信号线。按在系统中的不同位置,总线可以分为内部总线和外部总线。内部总线是CPU内部各功能部件和寄存器之间的连线;外部总线是连接系统的总线,即连接CPU、存储器和I/O接口的总线,又称为系统总线。微型计算机采用了总线结构后,系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。一个部件只要符合总线标准,就可以连接到采用这种总线标准的系统中,使系统的功能可以很方便地得以发展,微型机中目前主要采用的外部总线标准有:PC—总线,ISA—总线,VESA—总线等。(3).三总线结构按所传送信息的不同类型,总线可以分为数据总线DB(DataBus)、地址总线AB(AddressBus)和控制总线CB(ControlBus)三种类型,通常称微型计算机采用三总线结构。①地址总线(AddressBus)地址总线是微型计算机用来传送地址信息的信号线。地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的内存空间的大小。因为地址总是从CPU发出的,所以地址总线是单向的、三态总线。单向指信息只能沿一个方向传送,三态指除了输出高、低电平状态外,还可以处于高阻抗状态(浮空状态)。②数据总线(DataBus)数据总线是CPU用来传送数据信息的信号线(双向、三态)。数据总线是双向三态总线,即数据既可以从CPU送到其它部件,也可以从其它部件传送给CPU,数据总线的位数和处理器的位数相对应。③控制总线(ControlBus)控制总线是用来传送控制信号的一组总线。这组信号线比较复杂,由它来实现CPU对外部功能部件(包括存储器和I/O接口)的控制及接收外部传送给CPU的状态信号,不同的微处理器采用不同的控制信号。控制总线的信号线,有的为单向,有的为双向或三态,有的为非三态,取决于具体的信号线。4.微处理器的内部结构与基本功能(1)概述微处理器的内部结构受大规模集成电路制造工艺的严格约束,表现为芯片的面积不能过大,芯片引脚的数量也不能过多。因此,通用微处理器的内部结构及其同外部电路的连接方式,都有比较严格的规定。微处理器外部一般采用上述三总线结构;内部则采用单总线即内部所有单元电路都挂在内部总线上,分时享用。一个典型的8位微处理器的结构如图1-4所示,主要包括以下几个重要部分:累加器,算术逻辑运算单元(ALU),状态标志寄存器,寄存器阵列,指令寄存器,指令译码器和定时及各种控制信号的产生电路。图1-4典型8位微处理器结构(2)累加器和算术逻辑运算部件累加器和算术逻辑运算部件主要用来完成数据的算术和逻辑运算。ALU有2个输入端和2个