【微机原理】-微型计算机概述

微型计算机概述

目前广泛使用的计算机大都采用冯诺依曼体系结构，由运算器、控制器、输入设备、输出设备、存储器五部分组成。

微处理器

微处理器是卫星计算机的核心部件。功能上看，微处理器就是一个CPU，但同其他的计算机不同之处在于它是一块大规模或超大规模集成电路。

控制器（CU，Control Unit）是微处理器的核心组成，用户控制计算机的其他部件协调运行。运算器的主要部件是算数逻辑单元（ALU），用于实现算数运算和逻辑运算。

微型计算机系统

计算机系统包括硬件系统和软件系统

如果将微处理器、存储器、I/O接口电路等大规模集成电路芯片以及必要的外部设备组装在一张大型电路板上，得到的微型计算机称为单板机微型计算机，简称单板机。

仅将微处理器、存储器（RAM或ROM）、定时/计数器以及多种接口电路集成在一块继承电路芯片上的微型计算机，称为单片微型计算机，简称单片机或微控制器。

微型计算机的结构

微型计算机的控制器和运算器集成到一起，称为CPU。当前广泛采用的微型计算机结构中，各部件是通过总线方式连接到一起的。控制信号、地址信号、数据信号分别通过控制总线、地址总线和数据总线传送。

所谓总线，是指计算机中用于在各部件之间传输信息的公共通道。

1.数据总线（Data Bus）用于微处理器和存储器之间，以及微处理器同I/O接口之间进行数据传送。数据总线是双向的，既可以从CPU传输到外部，也可以从外部传输回CPU。CPU字长往往同数据线条数相同

2.地址总线（Address Bus），用于CPU向内存或者I/O接口传输地址信息。地址总线是单向的。

地址总线的条数决定了CPU可以直接访问的存储器但愿的数目。

3.控制总线（Control Bus），用户传输CPU发给各个部件的控制信号以及传送其他部件回传到CPU的状态信号和请求信号。对每一条控制线，其传输的方向都是固定的。

微处理器的基本结构介绍

微处理器包括运算器、控制器和一些寄存器。

运算器主要包括：算数逻辑单元（ALU）、累加器（ACC）、标志寄存器（FR）、寄存器组

控制器主要包括：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、地址寄存器（AR）

程序执行过程

一条指令的执行大致可以分为两个过程：取指令阶段和执行指令阶段。取指令是从存储器的某存储单元将指令通过数据总线传送到指令寄存器的过程；执行指令是指将指令从指令寄存器中送到指令译码器，由指令译码器进行解释，然后通过控制部件执行的过程。

（1）控制器将程序计数器当前的内容送到地址寄存器，即送出当期那指令的地址，然后程序计数器自动加1（PC->AR）

（2）在控制器作用下，指令地址通过地址总线送到存储器的地址译码部件，由地址译码部件选中存储器的相应存储单元。

（3）控制器向存储器发出”读“指令的控制命令，存储器收到命令后，选中相应存储单元，并将其内容，也就是当前指令的机器码送到数据总线。

（4）通过数据总线，指令机器码送入指令寄存器，然后送到指令译码器译码，在控制器信号产生器的作用下产生各种控制信号，执行各种操作。