第二章Intel系列微处理器结构一、微型计算机组成原理二、微处理器内部结构一、微型计算机组成原理计算机组成原理主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构及工作原理。通过研究各部件的原理及相互联系与作用建立完整的整机概念。CPU+适当容量M+输入输出接口+外部设备=MICOR_COMPUTER+软件=MICOR_COMPUTERSYSTEM1、微型计算机外部结构2、微型计算机内部结构体系结构：冯.诺依曼计算机体系结构1、微型计算机外部结构微型计算机外部结构如下图所示（三总线结构）微型计算机的系统结构框图CPU是微型计算机的核心芯片，它包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。运算器也称为算术逻辑单元ALU(ArithmeticandLogicUnit)。顾名思义，运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算的。控制器一般由指令寄存器、指令译码器和控制电路组成。控制器根据指令的要求，对微型计算机各部件发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个计算机系统的控制。CPU内部的寄存器用来存放经常使用的数据。根据冯.诺依曼计算机体系结构准则，数据信息和控制信息按存储地址存放在存储器中；计算机由一个程序计算器控制指令的执行。计算机分为运算器、控制器、系统总线、存储器、输入输出接口等五大部件。随着大规模集成电路的出现，运算器和控制器集成在了一个芯片上，而这种具有运算器和控制器功能的计算机部件称为中央处理器，通常简称CPU。CPU的功能与组成（1）CPU的功能当用计算机解决某个问题时，我们首先必须为它编写程序。程序是一个指令序列，这个序列明确告诉计算机应该执行什么操作，在什么地方找到用来操作的数据。一旦把程序装入内存储器，就可以由计算机来自动完成取出指令和执行指令的任务。CPU对整个计算机系统的运行是极其重要的，它具有如下四方面的基本功能：指令控制程序的顺序控制称为指令控制。由于程序是一个指令序列，这些指令的相互顺序不能任意颠倒，必须严格按程序规定的顺序进行。（2）CPU的基本组成总线接口与控制单元、执行运算单元是CPU的基本部件。存储器（Memory）又称为主存(MainStorage)或内存，是微型计算机的存储和记忆装置，用以存放数据和程序。微型计算机的内存通常采用半导体存储器。①内存单元的地址和内容。内存中存放的是数据和程序，从形式上看，均为二进制数。一般将8位二进制数记作一个字节（Byte），每一个内存单元中存放一个字节的二进制信息，内存容量就是它所能包含的内存单元的数量。通常以字节为单位，1024字节记做1KB，1000KB字节记做1MB。采用296引脚的引脚栅格阵列（PGA）陶瓷封装技术Pentium微处理器的功能结构微型计算机通过给各个内存单元规定不同地址来管理内存。这样，CPU便能识别不同的内存单元，正确地对其进行操作，显然，内存单元的地址和内存单元的内容是两个完全不同的概念。②内存的操作。CPU对内存的操作有两种：读或写。读操作是CPU将内存单元的内容读入CPU内部，而写操作是CPU将其内部信息传送到内存单元保存起来。显然，写操作的结果改变了被写内存单元的内容，是破坏性的，而读操作是非破坏性的，即，该内存单元的内容在信息被读“走”之后仍保持原信息。③内存的分类。按工作方式，内存可分为两大类：随机存储器RAM（RandomAccessMemory）和只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）。RAM可以被CPU随机地读写，故又称为读写存储器。这种存储器用于存放用户装入的程序、数据及部分系统信息。当机器断电后，所存信息消失。ROM中的信息只能被CPU读取，而不能由CPU任意写入，故称为只读存储器，机器断电，信息仍保留。这种存储器用于存放固定的程序，如：基本的I／O程序、BASIC解释程序以及用户编写的专用程序等。ROM中的内容只能用专用设备写入。I／O设备是微型计算机系统的重要组成部分。程序、数据及现场信息要通过输入设备输入给微型计算机。CPU计算的结果通过输出设备输出到外部。常用的输入设备有键盘、鼠标器、数字化仪、扫描仪、A／D转换器等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。磁盘、磁带、U盘既是输入设备，又是输出设备。外设的种类繁多，有机械式、电动式、电子式等，且一般说来，与CPU相比，工作速度较低，外设处理的信息有数字量、模拟量、开关量等，而微型计算机只能处理数字量。另外，外设与微型计算机工作的逻辑时序也可能不一致。鉴于上述原因，微型计算机与外设间的连接及信息的交换不能直接进行，而须设计一个“接口电路”作为微型计算机与外设之间的桥梁。这种接口电路又叫做“I／O适配器”（I／OAdapter）。地址总线AB（ADDRESSBUS）；通常16位，