38
2 PC 01H 1 AR 01H 00 01 4 02 03 A 01H
控制信号
操作控制器
ALU B
ID
IR
7
B0H 01H 04H 02H 5 DR 01H 6
3
读命令
04
F4H
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成

计算机系统组成
一个完整的计算机由硬件系统和软件系统 两大部分组成.
第六代：神经网络计算机时代
光计算机时代 生物计算机时代
13
1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
14
42

总线

地址总线AB：用于传递存储单元或I/O端 口地址信息的一组信号线，由CPU发出， 对存储单元和I/O端口进行寻址，单向并 行
数据总线DB：用于传送数据信息，双向并 行 控制总线CB：用于传送各种控制命令，如 定时脉冲、中断请求等，双向传送
43


总线

微型计算机的系统结构框图:
44
1.硬件系统--微处理器
8
1.1.1. 微型计算机的发展
9
1.1.1. 微型计算机的发展

虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
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姓名：胡欣
3
第1章 微型计算机基础概论
主要内容：

微型计算机系统


计算机中的数制及编码
无符号二进制数的算术运算和逻辑运算 有符号数的表示及补码运算
4
1.1、微型计算机系统
5
主要内容

微型计算机的发展 微型计算机的工作过程 微机系统的构成
47


寄存器组

寄存器组是CPU内部的若干个存储单元

分为专用寄存器和通用寄存器，专用寄 存器的作用是固定的，如堆栈指针、标 志寄存器等，通用寄存器可有多种用途
寄存器的数目因微处理器而定 寄存器组作用：暂存数据，避免频繁访 问内存，缩短指令长度和执行时间，给 编程带来方便
48

49
有关内存储器的几个概念
486，这是intel最后一代 以数字编号的cpu 25
1.1.1. 微型计算机的发展um Pro
26
1.1.1. 微型计算机的发展


Pentium 4
Itanium 2
27
1.1.2. 计算机的工作过程
冯 • 诺依曼计算机的工作原理
存储程序工作原理
28
冯 • 诺依曼机的特点：

内存单元的地址和内容 内存容量 内存的操作 内存的分类
50
存储器

是微型计算机的存储和记忆部件，用以存放数 据和当前执行的程序。
10
1.1.1. 微型计算机的发展

虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
11
29


冯 • 诺依曼计算机体系结构
存储器
输入设备
运算器
输出设备
控制器
30
2、微型计算机的工作原理

微型计算机的工作过程就是执行程序的过程， 而程序由指令序列组成，因此，执行程序的过 程，就是执行指令序列的过程，即逐条地从存 储器中取出指令并完成指令所指定的操作。

由于执行每一条指令，都包括取指令和执行指 令两个基本阶段，所以，微型计算机的工作过 程也就是不断地取指令和执行指令的过程，直 到遇到停机指令时才结束机器的运行。


硬件系统：构成计算机物理结构的电气、电子和 机械设备. 软件系统：控制计算机运行的程序.
软件系统（程序) 硬件系统（设备）
40
系统组成
主机
硬件系统 外设 微机系统 系统软件
I/O接口 存储器 总线 寄存器组 CPU 控制器 运算器
软件系统
应用软件
41
总线

总线：就是连接多个部件的一组公共信 息传输线，它能分时地发送与接收信息 ，包括地址总线、数据总线、控制总线 总线是一种内部结构，它是cpu、内存、 输入、输出设备传递信息的公用通道， 主机的各个部件通过总线相连接，外部 设备通过相应的接口电路再与总线相连 接，从而形成了计算机硬件系统。
35
2 PC 00H 1
控制信号
操作控制器
ALU
AR 00H
00 01 02 03 04
A
B
ID IR B0H 7
3 4 读命令
B0H 01H 04H 02H F4H
DR B0H
5 6
36 （取第一条指令操作示意图）
2、微型计算机的工作原理

2、执行指令阶段的执行过程：
（1）将程序计数器PC的内容送地址寄存器AR。

计算1+2=? 对应的 对应的操作
将立即数1传送到 累加寄存器AL
汇编语言
程序
MOV AL, 1
机器指令
10110000 00000001
ADD AL, 2
HLT
00000100
00000010 11110100
计算两个数的和，结果
存放到AL中 停机
33
2、微型计算机的工作原理

1、取指令阶段的执行过程：（设程序从00H开 始存放）
20
1.1.1. 微型计算机的发展

intel 4004，intel 的发展史就是从这块cpu起 步的
21
1.1.1. 微型计算机的发展

8008
8085
22
1.1.1. 微型计算机的发展

8086
8088
23
1.1.1. 微型计算机的发展

80286
24
1.1.1. 微型计算机的发展
80386，intel第一代32位cpu
6
1.1.1. 微型计算机的发展

时代背景：第二次世界大战期间 军事用途：弹道计算 诞生时间：1946年2月14日 诞生地点：美国宾夕法尼亚大学 第一台计算机：ENIAC 电子数字积分计算机
7
1.1.1. 微型计算机的发展

埃尼阿克（ENIAC）：
承担开发任务的“莫尔小组” 由四位科 学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博 克斯组成，总工程师埃克特当时年仅24岁。 ENIAC描述： 占地面积达170平方米，30个操作台 ，约 为10间普通房间的大小 ，重达30吨，5000次 加法/秒，500次乘法/秒 ，耗电量150千瓦， 造价48万美元
（1）将程序计数器PC的内容送地址寄存器AR。 （2）程序计数器PC的内容自动加1变为01H，为 取下一条指令作好准备。 （3）地址寄存器AR将00H通过地址总线送至存储 器地址译码器译码，选中00H单元。
34
2、微型计算机的工作原理
（4）CPU发出“读”命令。
（5）选中00单元的内容B0H读至数据总线DB上。 （6）经数据总线DB，读B0H送至数据寄存器DR。 （7）数据寄存器DR将其内容送至指令寄存器IR 中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
（2）程序计数器PC的内容自动加1变为02H，为 取下一条指令作好准备。
（3）地址寄存器AR将01H通过地址总线送至存储 器地址译码器译码，选中01H单元。
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2、微型计算机的工作原理
（4）CPU发出“读”命令。
（5）选中01H单元内容01H读至数据总线DB上。 （6）经数据总线DB，读01H送至数据寄存器DR。 （7）由控制码计算机已知到读出的是立即数， 并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
19
1.1.1. 微型计算机的发展
今天的微处理器（1996～至今）：
64位高档微处理器
代表产品： Pentium 4、Itanium
字长：64位 特点：内部集成16KB的一级（L1）高速缓冲存 储器和256KB的二级（L2）高速缓冲存储器； 使用三个执行部件，可同时执行三条指令 应用：办公自动化、网络服务器
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2、微型计算机的工作原理

程序执行过程
（1）首先将第一条指令由内存中取出；
（2）将取出的指令送指令译码器译码，以确 定要进行的操作； （3）读取相应的操作数（即执行的对象）； （4）执行指令；
（5）存放执行结果；
（6）一条指令执行完后，转入了下一条指令 的取指令阶段。
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2、微型计算机的工作原理

微处理器简称CPU，是计算机的核心。 主要包括： 运算器 控制器 寄存器组
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运算器
运算器是计算机进行算术逻辑运算的部件 运算器的核心部件是算术逻辑单元 加法器为基础，移位寄存器及相应控制逻 辑组合而成的电路，在控制信号的作用下 可完成加减乘除四则运算和各种逻辑运算
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控制器

控制器用于计算机硬件系统中，指挥、 协调各部件的有序工作，是整个计算机 的中枢 基本功能：取指令、分析指令、执行指 令、输入/输出控制、中断处理 控制器由指令寄存器、指令译码器和操 作控制电路组成