平有效
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2.3 存储器(memory) 1. 存储器单元的地址和内容
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2. 存储器的分类 存储器分为内部存储器和外部存储器两大类
，分别简称为内存和外存，外存也叫辅存，内存也叫 主存。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”。
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2.1 CPU
CPU是微机的核心部件,具有运算和控制功能 组成： 算术逻辑单元ALU(arithmetic logic unit) 寄存器(register)组 控制器(control unit)
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2.2 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
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
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
微机的三总线： 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
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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
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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。的操作 CPU对存储器的操作有读和写两种，读操作是
CPU将存储单元的信息取到CPU内部，而写操作是 CPU将其内部的信息传送到存储单元保存。写操作 要改变被写存储单元的内容，而读操作则不改变被读 存储单元的内容。向存储单元存放或取出信息，都称 为访问存储器。访问存储器时，先由地址译码器将送 来的单元地址进行译码，找到相应的存储单元；再由 读写控制电路，根据送来的读或写命令确定访问存储 器的方式，完成读出(读)或写入(写)操作。
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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。
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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。
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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。
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3 计算机的工作原理
CPU、存储器、I/O接口、外部设备构成了计算机 的硬件(hardware)，光有这样的硬件还只是具有了计 算的可能。计算机要真正能够进行计算还必须有多种程 序的配合。
当人们要解决问题时,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，直到完成全部指令的操作。上述“程序存储 和程序控制”是计算机的基本工作原理。
微型计算机原理及应用
2007. 6. 13
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微型计算机的基本工作原理
1 微型计算机的常用术语 2 微型计算机的基本结构 3 微型计算机的工作原理
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1 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
指令(instruction)
程序(program)
指令系统(instruction set)
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2 微型计算机的基本结构 微型计算机的基本组成如图所示：
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2.4 总线插座和接口
外部设备通过总线插座和接口与计算机连接。设置接 口的主要原因
外设的工作速度远低于CPU的速度 外设表示信息的格式与计算机不同 接口向计算机报告设备的状态,传达计算机命令等
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2.5 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