微型计算机原理ALU,微机原理、汇编与接口技术笔记——微型计算机的结构和工作原理...

微型计算机常用的术语

位(bit)——计算机所能表示的最基本、最小的数据单元。1个二进制位有两种状态“0”和“1”

字(word) ——计算机内部进行数据处理的基本单位，与寄存器、ALU宽度一致每一个字所包含的二进制位数称为字长

字节(byte) ——8个Bit组成一个字节,存放相邻的8位二制数.字节的长度固定微型计算机的基本组成

1.CPU

微机的核心部件,具有运算和控制功能

组成：

1.算术逻辑单元ALU

2.寄存器(register)组

3.控制器(control unit)

2.总线

总线是把计算机各部分有机地连接起来的一组并行导线，是各个部分之间进行信息交换的公共通道

微机的三总线：

1.数据总线DB

在CPU与存储器和CPU与I/O接口之间双向传送数据.其条数决定了每一次能同时传送的二进制数的位数。如：8088的数据总线为8条，一次能够传送8位二进制数，用D7～D0表示

2.地址总线AB

传送CPU发出的地址，以寻址存储单元或I/O端口。AB的宽度决定了计算机系统能够使用的最大的存储器容量。如：地址总线为20条，用A19～A0表示，可寻址220=1M的存储空间

3.控制总线CB

向计算机系统的各部件发送操作命令和定时信息。带有上横线的表示低电平有效,无上横线的表示高电平有效如：ALE(address latch enable)、INTR高电平有效，MEMW、MEMR、IOR、IOW、INTA低电平有效

3.存储器(memory)

(1) 存储器单元的地址和内容

(2) 存储器的分类

存储器分为内部存储器(内存、主存)和外部存储器(外存、辅存)两大类。

程序和数据以文件的形式保存在外存中，

要执行的程序和要使用的数据必须事先调入内存。

为了加快CPU访问内存的速度，从而提高程序的运行速度，在内存和CPU之间或者CPU内部增加了存取速度较高的高速缓冲存储器，即cache。

为了扩充内存容量，还将外存作为内存的辅助，给用户提供比内存大得多的逻辑存储容量，这就是所谓的“虚拟存储器”。

①虚拟存储器

人们通常所指的内存是由“内存条”组成的物理存储器，物理存储器是由地址总线直接访问的存储空间，其地址称为物理地址。显然，地址总线的条数决定了物理存储器即内存的最大容量。

虚拟存储器是相对物理存储器而言的，虚拟存储器是指程序使用的逻辑存储空间，它可以比物理存储空间大得多。虚拟存储器由内存、辅存和管理部件共同组建。通过管理软件达到内存和辅存密切配合，使整个存储系统的速度接近内存、容量接近辅存。当应用程序访问虚拟存储器时，必须给出虚拟地址即逻辑地址，在此过程中，先通过硬件和软件找出逻辑地址到物理地址之间的对应关系，判断要访问的是否已装入内存，如已装入则直接访问内存，否则，相应的硬件和管理软件会将要访问的有关数据块从辅存调入内存，与此同时将内存中原有的暂时不使用的某数据块调回辅存，并且将虚拟地址转变为物理地址。

②高速缓冲存储器

高速缓冲存储器即高速缓存Cache是使用速度与CPU相当的静态随机读/写存储器芯片组成的小容量存储器，用来存放微处理器最近要用的指令和数据。

Cache中的内容其实是内存中一小部分内容的复制品，内存中经常被微处理器使用到的一部分内容要烤页到Cache中，并不断地更新Cache中的内容，使得Cache中总是保存有最近经常被微处理器使用的一部分内容。

Cache中存放的内容除了内存中的指令和数据外，还要存放这些指令和数据在内存中的对应地址。当微处理器存取指令和数据时，Cache截取微处理器送出的地址，并判别这个地址与Cache中保存的地址是否相同。若相同，则从Cache中存取该地址中的指令或数据；否则就从内存中存取。

(3) 存储器的操作

CPU对存储器的操作有读和写两种

4.总线插座和接口

设置接口的主要原因

1.  外设的工作速度远低于CPU的速度

2. 外设表示信息的格式与计算机不同

3. 接口向计算机报告设备的状态,传达计算机命令等

I/O设备

输入设备：键盘、模数转换器、扫描仪等

输出设备：显示器、打印机、绘图机等

输入/输出设备：磁盘和光盘等·计算机的工作原理

计算机的硬件构成 CPU、存储器、I/O接口、外部设备

首先将问题程序化,形成指令序列,然后将它存入存储器中,再由CPU的控制器和ALU依据程序中指令的顺序周而复始地取出指令，分析指令，执行指令，最后输出程序结果.即“程序存储和程序控制”