微机原理与接口技术_01计算机的基本结构研究.ppt
文本预览下载声明
本章主要内容 1.1 微型计算机的组成及工作原理 1.1.1 微型计算机的基本组成 微型计算机是通过总线将微处理器、内存储器(RAM、ROM)和输入/输出接口连接在一起的有机整体。 1.微处理器(Microprocessor) 中央处理器(Central Processing Unit,CPU)是计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件。 2.内存储器 内存储器也称为主存,用于存放计算机当前执行的程序和需要使用的数据。它的存取速度快,CPU可以直接对它进行访问。内存储器按读、写方式分为随机存储器(Random Access Memory,RAM)和只读存储器(Read Only Memory,ROM)。 3.I/O(输入/输出)接口 I/O接口电路是微型计算机的重要组成部件,是CPU与外部设备间交换信息的桥梁。它是微型计算机连接外部输入、输出设备及各种控制对象并与外界进行信息交换的逻辑控制电路。 4.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。按照所传送信息的类型不同,总线可以分为数据总线(Data Bus,DB)、地址总线 (Address Bus,AB)和控制总线(Control Bus,CB)三种,通常称微型计算机采用三总线结构。 1.1.2 微型计算机的常用术语 1.位和字节 位(bit)是计算机所能表示的最小最基本的数据单位,它指的是取值只能为0或1的一个二进制数值位,位作为单位时记作b。字节(byte)由8个二进制位组成,通常用作计算存储容量的单位,字节作为单位时记作B。 1K=1024=210 1M=1024K=220 1G=1024M=230 1T=1024G=240 2.字长 字长是指计算机内部参与运算的数的位数。它决定着计算机内部寄存器、ALU和数据总线的位数,直接影响着机器的硬件规模和造价。微型机的字长通常为4位、8位、16位、32位、64位 。 3.主频 主频也称作CPU的时钟频率,简单地说就是CPU的工作频率。主频的单位是MHz。一般而言,一个时钟周期完成的指令数是固定的,所以主频越高,CPU的速度也就越快。 4.内部缓存(cache) 内部缓存也叫一级缓存(L1 cache),这种存储器封装于CPU内部,存取速度与CPU主频相同,内部缓存容量越大,则整机工作速度也越快。 5.工作电压 工作电压是指CPU正常工作所需的电压。 6.微处理器的生产工艺 生产工艺是指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度,一般以?m为单位,数值越小,生产工艺越先进,微处理器的功耗和发热量越小。 7.微处理器的集成度 集成度是指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 8.MIPS MIPS是Millions of Instruction Per Second的缩写,用来表示微处理器的性能,意思是每秒钟能执行多少百万条指令。 9.iCOMP指数 iCOMP指数是Intel公司为评价其32位微处理器的性能而编制的一种指标,它是根据微处理器的各种性能指标在微型计算机中的重要性来确定的。 1.2 微型计算机的发展历程与趋势 1.3 微型计算机系统 1.3.1 微型计算机系统的组成 微型计算机系统是指由硬件和软件共同组成的完整的计算机系统。 1.微型计算机的硬件 微型计算机硬件系统主要包括主机和外设。主机主要由微处理器和内存储器组成,制成一块印制电路板,称为主机板。外设主要有显示器、键盘、硬盘、光盘等。 1.3.2 微型计算机的工作过程 1.程序存储 程序是由一条条指令组合而成的,而指令是以二进制代码的形式出现的。把执行一项信息处理任务的程序代码,以字节为单位,按顺序存放在存储器的一段连续的存储区域内,这就是程序存储的概念。 2.程序控制 计算机工作时,CPU中的控制器部分,按照程序指定的顺序(由码段寄存器CS及指令指针寄存器IP指引),到存放程序代码的内存区域中去取指令代码,在CPU中完成对代码的分析;然后,由CPU的控制器部分依据对指令代码的分析结果,适时地向各个部件发出完成该指令功能的所有控制信号,这就是程序控制的概念。 3.工作过程 执行一条指令又可分为以下4个基本操作。 (1)取出指令 (2)分析指令 (3)执行指令 (4)为执行下一条指令作好准备,即形成下一条指令地址。 1.4 数据表示与编码 1.4.1 数制的表示 数制是指用一组数字和一套统一的规则来表示数目。 1.十进制 基数为10的计数制叫十进制。它用0,1,2,…,8,9十个不同的符号来表示数值,采用“逢十进一,借一当十”的原则,各个位对应的权为10i。十进制数按权展开为
显示全部