微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

主講教師物理學(xué)及電子信息工程系王玉平

電子郵件flwyp@yznu.edu.cn

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聯(lián)系電話XTXXIX?Tx?Tx?TxXjSXT%

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

第1章概述

§1.180x86系列結(jié)構(gòu)的概要?dú)v史

§1.2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

§1.3計(jì)算機(jī)的硬件和軟件

§1.4微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

§1.5多媒體計(jì)算機(jī)

第1章概述2

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

§1.180x86系列結(jié)構(gòu)的概要?dú)v史

1.1.18086

1.1.280386

1.1.380486

1.1.4奔騰(Pentium)

1.1.5P6系列處理器

1.1.6奔騰II

1.1.7奔騰III

1.1.8IntelPentium4處理器

1.1.9Intel超線程處理器

1.1.10Intel雙核技術(shù)處理器

第1章概述3

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

1971年：Intel4004

70年代中期:Intel8080、8085

80年代初:Intel8086、8088

從8086(8088)到80286、80386、80486、奔

騰(也稱為80586)、奔騰MMX、奔騰PRO(也稱為

80686)、奔騰H、奔騰HL直至最新的奔騰4,

形成了IA(IntelArchitecture)-32結(jié)構(gòu)。

第1章概述4

80x86系列結(jié)構(gòu)的最新版本的發(fā)展能追溯到Intel8086o

在80x86系列結(jié)構(gòu)系統(tǒng)引進(jìn)32位處理器之前，是16位的處理

器，包括8086處理器和隨后很快開發(fā)的80186與80286。從

歷史的觀點(diǎn)來看，80x86系列結(jié)構(gòu)同時(shí)包括了16位處理器和

32位處理器。在現(xiàn)在，32位80x86系列結(jié)構(gòu)對于許多操作系

統(tǒng)和十分廣泛的應(yīng)用程序來說是最流行的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。

80x86系列結(jié)構(gòu)的最重要的成就之一是，從1978開始的

那些處理器上建立的目標(biāo)程序仍能在80x86系列結(jié)構(gòu)系列的

最新的處理器上執(zhí)行。

8086有16位寄存器和16位外部數(shù)據(jù)總線，具有20位地

址總線，可尋址1M字節(jié)地址空間。

第1章概述5

Intel386處理器是80x86系列結(jié)構(gòu)系列中的第一個(gè)32

位處理器。它在結(jié)構(gòu)中引入了32寄存器，用于容納操作數(shù)

和地址。每個(gè)32位寄存器的后一半保留兩個(gè)早期處理器版

本(8086和80286)的16位寄存器的特性，以提供完全的向

后兼容。Intel386還提供了一種新的虛擬8086方式，以在

新的32位處理器上最有效地執(zhí)行為8086處理器建立的程序。

Intel386處理器有32位地址總線，能支持多至4G字

節(jié)的物理存儲(chǔ)器。32位結(jié)構(gòu)為每個(gè)軟件進(jìn)程提供邏輯地址

空間。32位結(jié)構(gòu)同時(shí)支持分段的存儲(chǔ)模式和“平面

(flat)”存儲(chǔ)模式。在“平面”存儲(chǔ)模式中，段寄存器

指向相同地址，且每個(gè)段中的所有4G字節(jié)可尋址空間對于

軟件程序員是可訪問的。

第1章概述6

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

原始的16位指令用新的32位操作數(shù)和新的尋址方式得

到增強(qiáng)，并提供了一些新的指令，包括那些位操作指令。

Intel386處理器把分頁引進(jìn)了80x86系列結(jié)構(gòu)，用4K

字節(jié)固定尺寸的頁提供一種虛擬存儲(chǔ)管理方法，它比分段

更為優(yōu)越。分頁對于操作系統(tǒng)更為有效，且對應(yīng)用程序完

全透明，對執(zhí)行速度沒有明顯影響。4G字節(jié)虛擬地址空間

的支持能力、存儲(chǔ)保護(hù)與分頁支持一起，使80x86系列結(jié)構(gòu)

成為高級(jí)操作系統(tǒng)和廣泛的應(yīng)用程序的最流行的選擇。

第1章概述7

380486

Intel486處理器把Intel386處理器的指令譯碼和執(zhí)行

單元擴(kuò)展為五個(gè)流水線段，增加了更多的并行執(zhí)行能力，

其中每個(gè)段(當(dāng)需要時(shí))與其它的并行操作最多可在不同

段上同時(shí)執(zhí)行五條指令。每個(gè)段以能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)

行一條指令的方式工作，所以，Intel486處理器能在每個(gè)

時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。

80486的一個(gè)重大改進(jìn)是在80x86系列處理器的芯片中

引入了緩存。在芯片上增加了一8K字節(jié)的一級(jí)緩存

(cache),大大增加了每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令的百分

比，包括操作數(shù)在一級(jí)cache中的存儲(chǔ)器訪問指令。

第1章概述8

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

Intel486處理器也是第一次把80x87FPU（浮點(diǎn)處理單

元）集成到處理器上并增加了新的引腳、位和指令，以支

持更復(fù)雜和更強(qiáng)有力的系統(tǒng)（二級(jí)cache支持和多處理器支

持）。

直至Intel486處理器這一代，Intel把設(shè)計(jì)以支持電源

保存和別的系統(tǒng)功能加入至X86系列主流結(jié)構(gòu)和Intel486

SL增強(qiáng)的處理器中。這些特性是在Intel386SL和Intel486

SL處理器中開發(fā)的，是特別為快速增長的用電池操作的筆

記本PC市場提供的。這些特性包括新的用專用的中斷腳觸

發(fā)的系統(tǒng)管理模式，允許復(fù)雜的系統(tǒng)管理特性（例如在PC

內(nèi)的各種子系統(tǒng)的電源管理），透明地加至主操作系統(tǒng)和

所有的應(yīng)用程序中。停止時(shí)鐘（StopClock）和自動(dòng)暫停

電源下降（AutoHaltPowerdown）特性允許處理器在減慢

的時(shí)鐘速率下執(zhí)行，以節(jié)省電源或關(guān)閉（保留狀態(tài)），以

進(jìn)一步節(jié)省電源。

第1章概述9

Intel奔騰（Pentium）處理器增加了第二個(gè)執(zhí)行流水

線以達(dá)到超標(biāo)量性能，能實(shí)現(xiàn)每個(gè)時(shí)鐘執(zhí)行兩條指令。

芯片上的一級(jí)cache也加倍了，8K字節(jié)用于代碼，另8K

字節(jié)用于數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)cache使用MESI協(xié)議，以支持更有效的

回寫方式，以及由Intel486處理器使用的寫通方式。加入

的分支預(yù)測和芯片上的分支表增加了循環(huán)結(jié)構(gòu)中的性能。

加入了擴(kuò)展以使虛擬8086方式更有效，并像允許4K字

節(jié)頁一樣允許4M字節(jié)頁。主要的寄存器仍是32位，但內(nèi)部

數(shù)據(jù)通路是128和256位以加速內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送，且猝發(fā)的外

部數(shù)據(jù)總線已經(jīng)增加至64位。增加了高級(jí)的可編程中斷控

制器（AdvancedProgrammableInterruptController

（APIC））以支持多奔騰處理器系統(tǒng)，新的引腳和特殊的

方式（雙處理）設(shè)計(jì)以支持無連接的兩個(gè)處理器系統(tǒng)。

第1章概述10

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

奔騰系列的最后一個(gè)處理器(具有MMX技術(shù)的奔騰處理

器)把IntelMMX技術(shù)引入IA-32結(jié)構(gòu)。IntelMMX技術(shù)用單

指令多數(shù)據(jù)(SIMD)執(zhí)行方式在包含64位MMX寄存器中的包

裝的整型數(shù)據(jù)上執(zhí)行并行計(jì)算。此技術(shù)在高級(jí)媒體、影像

處理和數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用程序上極大地增強(qiáng)了IA-32處理器的性

能。

第1章概述11

在1995年，Intel引入了P6系列處理器。此處理器系列

是基于新的超標(biāo)量微結(jié)構(gòu)上的，它建立了新的性能標(biāo)準(zhǔn)。

P6系列微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的之一是在仍使用相同的0.6微

米、四層金屬BICMOS制造過程的情況下使處理器的性能明

顯地超過奔騰處理器，用與奔騰處理器同樣的制造過程要

提高性能只能在微結(jié)構(gòu)上有實(shí)質(zhì)上的改進(jìn)。

IntelPentiumPro處理器是基于P6微結(jié)構(gòu)的第一個(gè)處

理器。P6處理器系統(tǒng)隨后的成員是IntelPentiumII、

IntelPentiumIIXeon（至強(qiáng)）、IntelCeleron（賽

揚(yáng)）、IntelPentiumHI和IntelPentiumIIIXeon（至

強(qiáng)）處理器。

第1章概述12

IntelPentiumH處理器把MMX技術(shù)加至P6系列處理器,

并具有新的包裝和若干硬件增強(qiáng)。處理器核心包裝在了

SECC上，這使其更具有了靈活的母板結(jié)構(gòu)。第一級(jí)數(shù)據(jù)和

指令caches每個(gè)擴(kuò)展至16K字節(jié)，支持二級(jí)cache的尺寸為

256K字節(jié)、512K字節(jié)和1M字節(jié)。

PentiumIIXeon（至強(qiáng)）處理器組合Intel處理器前

一代的若干額外特性，例如4way、8way（最高）可伸縮性

和運(yùn)行在“全時(shí)鐘速度”后沿總線上的2M字節(jié)二級(jí)cache,

以滿足中等和高性能服務(wù)器與工作站的要求。

第1章概述13

PentiumHI處理器引進(jìn)流SIMD擴(kuò)展(SSE)至X86系列

結(jié)構(gòu)。SSE擴(kuò)展把由IntelMMX引進(jìn)的SIMD執(zhí)行模式擴(kuò)展為

新的128位寄存器和能在包裝的單精度浮點(diǎn)數(shù)上執(zhí)行SIMD操

作。

PentiumIIIXeon處理器用Intel的0.18Nm處理技術(shù)的

全速高級(jí)傳送緩存(AdvancedTransferCache)擴(kuò)展了

IA-32處理器的性能級(jí)。

第1章概述14

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

.8IntelPentium4處理器

IntelPentium4處理器是2000年推出的ia-32處理器，

并是第一個(gè)基于IntelNetBurst微結(jié)構(gòu)的處理器。Intel

NetBurst微結(jié)構(gòu)是新的32bit微結(jié)構(gòu)，它允許處理器能在比

以前的IA-32處理器更高的時(shí)鐘速度和性能等級(jí)上進(jìn)行操作。

IntelPentium4處理器有以下高級(jí)特性：

(1)IntelNetBurst微結(jié)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)現(xiàn)。

快速的執(zhí)行引擎；

Hyper流水線技術(shù)；

高級(jí)的動(dòng)態(tài)執(zhí)行；

創(chuàng)新的新cache子系統(tǒng)。

第1章概述15

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

(2)流SIMD擴(kuò)展2(SSE2)：

用144條新指令擴(kuò)展IntelMMX技術(shù)和SSE擴(kuò)展，它包括

支持：128位SIMD整數(shù)算術(shù)操作；128位SIMD雙精度浮點(diǎn)操

作；Cache和存儲(chǔ)管理操作。

進(jìn)一步增強(qiáng)和加速了視頻、語音、加密、影像和照片

處理。

(3)400MHzIntelNetBurst微結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線。

提供每秒3.2G字節(jié)的吞吐率(比PentiumHI處理器

快三倍)。

四倍100MHz可伸縮總線時(shí)鐘，以達(dá)到400MHz有效速度。

分開的交易，深度流水線。

128字節(jié)線具有64字節(jié)訪問。

(4)與在IntelX86系列結(jié)構(gòu)處理器上所寫和運(yùn)行的

已存在的應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)兼容。

第1章概述16

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

.9Intel超線程處理器

Intel公司于2002年推出了具有超線程技術(shù)的IA-32列處

理器。超線程（Hyper-ThreadingHT）技術(shù)允許單個(gè)物理處

理器用共享的執(zhí)行資源并發(fā)地執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè)分別的代碼流

（線程）。以提高X86系列處理器執(zhí)行多線程操作系統(tǒng)與應(yīng)

用程序代碼的性能。

從體系結(jié)構(gòu)上說，支持HT技術(shù)的IA-32處理器，在一個(gè)

物理處理器核中由兩個(gè)或多個(gè)邏輯處理器構(gòu)成，每個(gè)邏輯處

理器有它自己擁有的IA-32體系結(jié)構(gòu)狀態(tài)。每個(gè)邏輯處理器

由全部的IA-32數(shù)據(jù)寄存器、段寄存器、控制寄存器與大部

分的MSR構(gòu)成。

圖-1顯示支持HT技術(shù)（用兩個(gè)邏輯處理器實(shí)現(xiàn)的）的

IA-32處理器與傳統(tǒng)的雙處理器系統(tǒng)的比較。

第1章概述17

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

第1章概述18

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

不像用兩個(gè)或多個(gè)分別的IA-32物理處理器的傳統(tǒng)的MP

系統(tǒng)配置，在支持HT技術(shù)的IA-32處理器中的邏輯處理器共

享物理處理器的核心資源。這包括執(zhí)行引擎和系統(tǒng)總線接口。

在上電和初始化以后，每個(gè)邏輯處理器能獨(dú)立地直接執(zhí)行規(guī)

定的線程、中斷或暫停。

HT技術(shù)由在單個(gè)芯片上提供兩個(gè)或多個(gè)邏輯處理器支持

在現(xiàn)代操作系統(tǒng)和高性能應(yīng)用程序中找到的進(jìn)程與線程級(jí)并

行。以在每個(gè)時(shí)鐘周期期間最大地使用執(zhí)行單元。而提高了

處理器的性能。

第1章概述19

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

.10Intel雙核技術(shù)處理器

雙核技術(shù)是在IA-32處理器系列中硬件多線程能力的另

一種形式。雙核技術(shù)由用在單個(gè)物理包中有兩個(gè)分別的執(zhí)行

核心提供硬件多線程能力。因此，IntelPentium處理器極

品版在一個(gè)物理包中提供四個(gè)邏輯處理器（每個(gè)處理器核有

兩個(gè)邏輯處理器）。

IntelPentiumD處理器也以雙核技術(shù)為特色。此處理

器用雙核技術(shù)提供硬件多線程支持，但它不提供超線程技術(shù)。

因此，IntelPentiumD處理器在一個(gè)物理包中提供兩個(gè)邏

輯處理器，每個(gè)邏輯處理器擁有處理器核的執(zhí)行資源，如圖

1-2所示。

第1章概述20

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

PentiumD處理譽(yù)Pentium處理翻端版

林輔懿體系第魅

現(xiàn)行強(qiáng)執(zhí)行強(qiáng)

本地APIC本地APIC

蛾接口,總轆口

4-------------*-------------?

系統(tǒng)蟋

第1章概述21

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

Intel奔騰處理器極品版中引入了Intel擴(kuò)展的存儲(chǔ)器技

術(shù)（IntelEM64T）對于軟件增加線性地址空間至64位與支

持物理地址空間至40位。此技術(shù)也引進(jìn)了稱為IA-32e模式的

新的操作模式。

AMD公司是x86系列處理器的另一重要供應(yīng)商。它于1969

年成立。于1991年推出了AM386系列，1993年推出了AM486,

1997年推出了AMD-K6（相當(dāng)于具有MMX技術(shù)的奔騰處理器），

2001年推出了AMDAthlon（速龍）MP雙處理器，2003年推出

AMD速龍N64FX處理器，具有64位的x86-64內(nèi)核。直至最

近推出了雙核的64位處理器。

第1章概述22

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

§1.2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

1.2.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1.2.2常用的名詞術(shù)語和二進(jìn)制編碼

1.2.3指令、程序和指令系統(tǒng)

1.2.4初級(jí)計(jì)算機(jī)

1.2.5簡單程序舉例

1.1.6尋址方式

1.1.7分支

第1章概述23

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L2.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

上述的CPU、主板、內(nèi)存條、硬盤、軟盤、顯示卡、顯

示器、鍵盤、鼠標(biāo)等。這些都是計(jì)算機(jī)的部件，雖然這些部

件的功能與性能都有了巨大的發(fā)展，但是計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

未變，如圖-7所示。

第1章概述24

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

第1章概述25

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

計(jì)算機(jī)最早是作為運(yùn)算工具出現(xiàn)的。顯然，它首先要有

能進(jìn)行運(yùn)算的部件，稱為運(yùn)算器；其次要有能記憶原始題目、

原始數(shù)據(jù)和中間結(jié)果以及為了使機(jī)器能自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算而編制

的各種命令的器件，這種器件就稱為存儲(chǔ)器；再次，要有能

代替人的控制作用的控制器，它能根據(jù)事先給定的命令發(fā)出

各種控制信息，使整個(gè)計(jì)算過程能一步步地自動(dòng)進(jìn)行。

但是光有運(yùn)算器、控制器和存儲(chǔ)器還不夠，原始的數(shù)據(jù)

與命令要輸入，所以需要有輸入設(shè)備；而計(jì)算的結(jié)果（或中

間過程）需要輸出，就要有輸出設(shè)備。這樣就構(gòu)成了一個(gè)基

本的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

在計(jì)算機(jī)中，基本上有兩種信息在流動(dòng)。一種信息為數(shù)

據(jù)，即各種原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、程序等。這些數(shù)據(jù)要由輸

入設(shè)備輸入，存于存儲(chǔ)器中。在運(yùn)算處理過程中，數(shù)據(jù)從存

儲(chǔ)器讀入運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的中間結(jié)果要存入存儲(chǔ)器中,

或最后由運(yùn)算器經(jīng)輸出設(shè)備輸出。

第1章概述26

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

人們給計(jì)算機(jī)的各種命令(即程序)，也以數(shù)據(jù)的形式由

輸入設(shè)備存至存儲(chǔ)器中。在運(yùn)行時(shí)從存儲(chǔ)器中取出送入控制

器，由控制器經(jīng)過譯碼后變?yōu)楦鞣N控制信號(hào)。這就是計(jì)算機(jī)

中的另一種信息流即控制命令，由控制器控制輸入裝置的啟

動(dòng)或停止?？刂七\(yùn)算器按規(guī)定一步步地進(jìn)行各種運(yùn)算和處理,

控制存儲(chǔ)器的讀和寫，控制輸出設(shè)備輸出結(jié)果等等。

圖1-7中的各個(gè)部分構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件(Hardware)。

在上述的計(jì)算機(jī)硬件中，往往把運(yùn)算器、控制器和存儲(chǔ)器合

在一起稱為計(jì)算機(jī)的主機(jī)；而把各種輸入輸出設(shè)備統(tǒng)稱為計(jì)

算機(jī)的外圍設(shè)備或外部設(shè)備(Peripheral)。

在主機(jī)部分中，又把運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央

處理單元CPU(CentralProcessingUnit)o隨著半導(dǎo)體集成

電路技術(shù)的發(fā)展，可以把整個(gè)CPU集成在一個(gè)集成電路芯片

上，就把它稱為微處理器(Microprocessor)。

第1章概述27

I

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

人們把以微處理器為核心構(gòu)成的計(jì)算機(jī)，稱為微型計(jì)算

機(jī)，最典型的就是上述的PC機(jī)。若內(nèi)存的容量較小，輸入輸

出設(shè)備少，整個(gè)計(jì)算機(jī)可以只安裝在一塊印刷電路板上，這

樣的計(jì)算機(jī)就稱為單板計(jì)算機(jī)。若能把整個(gè)計(jì)算機(jī)集成在一

個(gè)芯片上，就稱為單片機(jī)。

但不論計(jì)算機(jī)的規(guī)模大小，CPU只是計(jì)算機(jī)的一個(gè)部件。

必須同時(shí)具有CPU、存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備，才能構(gòu)成一臺(tái)

計(jì)算機(jī)。

第1章概述28

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L2.2常用的名詞術(shù)語和二進(jìn)制編碼

1.位、字節(jié)、字及字長

(1)位(Bit)

“位”是指一個(gè)二進(jìn)制位。它是計(jì)算機(jī)中信息存儲(chǔ)的

最小單位，一般用b表示。

(2)字節(jié)(Byte)

“字節(jié)”是指相鄰的8個(gè)二進(jìn)制位。

(3)字(Word)和字長

“字”是計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、處理的基本單位。

通常它與計(jì)算機(jī)內(nèi)部的寄存器、運(yùn)算裝置、總線寬度相一致。

一個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長。常見的微型計(jì)算

機(jī)的字長有8位、16位、32位和64位。

第1章概述29

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

2.數(shù)字編碼

計(jì)算機(jī)中的數(shù)用二進(jìn)制表示。計(jì)算機(jī)中的十進(jìn)制數(shù)的每

一位用若干位二進(jìn)制表示，這就是二進(jìn)制編碼。即十進(jìn)制數(shù)

的二進(jìn)制編碼，簡稱二-十進(jìn)制編碼（BCD）。

3.字符編碼

同樣，字母、數(shù)字、符號(hào)等各種字符也必須按照特定的

規(guī)則用二進(jìn)制編碼才能在計(jì)算機(jī)中表示。字符編碼的方式很

多，世界上最普遍采用的一種字符編碼是ASCII碼（美國信

息交換標(biāo)準(zhǔn)碼）。

ASCH碼用7位二進(jìn)制編碼，它有128種組合，可以表示128種

字符。包括0?9,十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字字符，大、小寫英文字母

（72個(gè)），常用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和各種控制字符。

在計(jì)算機(jī)中用一個(gè)字節(jié)表示一個(gè)ASCH碼字符，即在7位

ASCH前最高位置為0。詳見ASCH字符表。

第1章概述30

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

4.漢字編碼

用計(jì)算機(jī)處理漢字，每個(gè)漢字必須用代碼表示。鍵盤輸

入漢字是輸入漢字的外部碼。外部碼必須轉(zhuǎn)換為內(nèi)部碼才

能在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。為了將漢字以點(diǎn)陣的形式輸

出，還要將內(nèi)部碼轉(zhuǎn)換為字形碼。不同的漢字處理系統(tǒng)之間

交換信息采用交換碼。

(1)外部碼

漢字主要是從鍵盤輸入，每個(gè)漢字對應(yīng)一個(gè)外部碼，外

部碼是計(jì)算機(jī)輸入漢字的代碼，是代表某一個(gè)漢字的一組鍵

盤符號(hào)。外部碼也叫輸入碼。漢字的輸入方法不同，同一個(gè)

漢字的外部碼可能不一樣。

第1章概述31

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

⑵內(nèi)部碼

漢字內(nèi)部碼也稱漢字內(nèi)碼或漢字機(jī)內(nèi)碼。在不同的漢字

輸入方案中，同一漢字的外部碼不同，但同一漢字的內(nèi)部碼

是惟一的。內(nèi)部碼通常是用其在漢字字庫中的物理位置表示,

可以用漢字在漢字字庫中的序號(hào)或者用漢字在漢字字庫中的

存儲(chǔ)位置表示。漢字在計(jì)算機(jī)中至少要用兩個(gè)字節(jié)表示(有

用三字節(jié)、四字節(jié)表示的)，在微型計(jì)算機(jī)中常用的是兩字

節(jié)漢字內(nèi)碼。

(3)交換碼

計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與終端之間交換信息時(shí)，要求其間

傳送的漢字代碼信息要完全一致。為此，國家根據(jù)漢字的常

用程度定出了一級(jí)和二級(jí)漢字字符集，并規(guī)定了編碼，這就

是國標(biāo)GB2312-80《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，

GB231280中漢字的編碼即國標(biāo)碼。該標(biāo)準(zhǔn)編碼字符集共

收錄漢字和圖形符號(hào)7445個(gè)。

第1章概述32

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

(4)輸出碼

漢字輸出碼又稱漢字字形碼或漢字發(fā)生器的編碼。眾所

周知，漢字無論字形有多少變化，也無論筆劃有多有少，都

可以寫在一個(gè)方塊中；一個(gè)方塊可以看作m行n列的矩陣，稱

為點(diǎn)陣。一個(gè)m行n列的點(diǎn)陣共有mXn個(gè)點(diǎn)。例如16X16點(diǎn)陣

的漢字，共有256個(gè)點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)可以是黑點(diǎn)或者非黑點(diǎn)，凡

是筆劃經(jīng)過的點(diǎn)用黑點(diǎn)，于是利用點(diǎn)陣描繪出了漢字字形，

漢字的點(diǎn)陣字形在計(jì)算機(jī)中稱為字模。如圖「8表示漢字

第1章概述33

計(jì)算機(jī)的幾個(gè)主要部件構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件的基礎(chǔ)。但

是，光有硬件，還只是具有了計(jì)算的可能。計(jì)算機(jī)要真正能

夠進(jìn)行計(jì)算還必須要有軟件的配合,首先是各種程序

(Program)。

計(jì)算機(jī)所以能脫離人的直接干預(yù)，自動(dòng)地進(jìn)行計(jì)算，這

是由于人把實(shí)現(xiàn)計(jì)算的一步步操作用命令的形式——即一條

條指令(Instruction)領(lǐng)先輸入到存彳諸器中，在執(zhí)行時(shí)，機(jī)

器把這些指令一條條地取出來，加以翻譯和執(zhí)行。

計(jì)算機(jī)的運(yùn)算是通過取數(shù)、送數(shù)、相加、存數(shù)等操作實(shí)

現(xiàn)的。把要求計(jì)算機(jī)執(zhí)行的各種操作用命令的形式寫下來，

這就是指令。通常一條指令對應(yīng)著一種基本操作。一臺(tái)計(jì)算

機(jī)能執(zhí)行什么樣的操作，能做多少種操作，是由設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)

時(shí)所規(guī)定的指令系統(tǒng)決定的。一條指令，對應(yīng)著一種基本操

作；計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)

(InstructionSet),這是計(jì)算機(jī)所固有的。

第1章概述34

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，必須把要解決的問題編成一條條指令,

這些指令的集合就稱為程序。用戶為解決自己的問題所編制

的程序，稱為源程序(SourceProgram)o

指令通常分成操作碼(OpcodeBPoperationcode)和操作

數(shù)(Operand)兩大部分。操作碼表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作；

操作數(shù)指明參加操作的數(shù)的本身或操作數(shù)所在的地址。

因?yàn)橛?jì)算機(jī)只認(rèn)得二進(jìn)制數(shù)碼，所以計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)

中的所有指令，都必須以二進(jìn)制編碼的形式來表示。

計(jì)算機(jī)發(fā)展初期，就是用指令的機(jī)器碼直接來編制用戶

的源程序，這就是機(jī)器語言階段。但是機(jī)器碼是由一連串的

0和1組成的，沒有明顯的特征，不好記憶，不易理解，易出

錯(cuò)。所以，編寫程序成為一種十分困難而且十分繁瑣的工作。

因而，逐漸進(jìn)入了匯編語言階段。用戶用匯編語言(操作碼

用助記符代替，操作數(shù)也用一些符號(hào)來表示)編寫源程序。

第1章概述35

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L2.4初級(jí)計(jì)算機(jī)

為簡化，先用模型機(jī)分析計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖「9是微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，它是由微處理器(CPU)、

存儲(chǔ)器、接口電路組成，通過三條總線(BUS)——地址總線

(AddressBus),控制總線(ControlBus)和雙向數(shù)據(jù)總線

(DataBus)來連接。

第1章概述36

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

地址總線

數(shù)據(jù)總線

控制總線

第1章概述37

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

1.CPU的結(jié)構(gòu)

模型機(jī)的CPU結(jié)構(gòu)，如圖1-10所示。

算術(shù)邏輯單元ALU(ArithmeticLogicUnit)是執(zhí)行算術(shù)

和邏輯運(yùn)算的裝置，它以累加器AL(Accumulator)的內(nèi)容作

為一個(gè)操作數(shù)；另一個(gè)操作數(shù)由內(nèi)部數(shù)據(jù)總線供給，可以是

寄存器(Register)BL中的內(nèi)容，也可以是由數(shù)據(jù)寄存器

DR(DataRegister)供給的由內(nèi)存讀出的內(nèi)容等；操作的結(jié)

果通常放在累加器AL中。

第1章概述38

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

第1章概述39

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

F(Flag)是標(biāo)志寄存器，由一些標(biāo)志位組成。

PC程序計(jì)數(shù)器，提供要執(zhí)行的指令的地址。

AR(AddressRegister)是地址寄存器，由它把要尋址的

單元的地址(可以是指令——?jiǎng)t地址由PC提供；也可以是數(shù)

據(jù)一一則地址要由指令中的操作數(shù)部分給定)通過地址總線，

送至存儲(chǔ)器。

從存儲(chǔ)器中取出的指令，由數(shù)據(jù)寄存器送至指令寄存器

IR(InstructionRegister),經(jīng)過指令譯碼器

ID(InstructionDecoder)譯碼,通過控制電路，發(fā)出執(zhí)行

一條指令所需要的各種控制信息。

第1章概述40

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

2.存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖1T1所示。它由256個(gè)存儲(chǔ)單元組成，

為了能區(qū)分不同的存儲(chǔ)單元，對這些存儲(chǔ)單元分別編了號(hào)，

用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示，這就是它們的地址如OOH、01H、

02H、…、FFH等；而每一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放8位二進(jìn)制信

息（通常也用兩位十六進(jìn)制數(shù)表示），就是它們的內(nèi)容。

第1章概述41

第1章概述42

I

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

存儲(chǔ)器中的不同存儲(chǔ)單元，是由地址總線上送來的地址

（8位二進(jìn)制數(shù)），經(jīng)過存儲(chǔ)器中的地址譯碼器來尋找的（每給

定一個(gè)地址號(hào)，可從256個(gè)存儲(chǔ)單元中找到相應(yīng)于這個(gè)地址

號(hào)的某一存儲(chǔ)單元），然后就可以對這個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容進(jìn)

行讀或?qū)懙牟僮鳌?/p>

（1）讀操作

若已知在04號(hào)存儲(chǔ)單元中，存的內(nèi)容為10000100即84H,

若要把它讀出至數(shù)據(jù)總線上，則要求CPU的地址寄存器先給

出地址號(hào)04,然后通過地址總線送至存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中的地

址譯碼器對它進(jìn)行譯碼，找到04號(hào)存儲(chǔ)單元；再要求CPU發(fā)

出讀的控制命令，于是04號(hào)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容84H就出現(xiàn)在數(shù)

據(jù)總線上，由它送至數(shù)據(jù)寄存器DR,如圖「12所示。

第1章概述43

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

第1章概述44

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

(2)寫操作

若要把數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容26H寫入到10號(hào)存儲(chǔ)單元，

則要求CPU的AR地址寄存器先給出地址10,通過地址總線(AB)

送至存儲(chǔ)器，經(jīng)譯碼后找到10號(hào)存儲(chǔ)單元；然后把DR數(shù)據(jù)寄

存器中的內(nèi)容26H經(jīng)數(shù)據(jù)總線(DB)送給存儲(chǔ)器；且CPU發(fā)出寫

的控制命令，于是數(shù)據(jù)總線上的信息26H就可以寫入到10號(hào)

存儲(chǔ)單元中，如圖1T3所示。

信息寫入后，在沒有新的信息寫入以前，該信息是一直

保留的，而且我們的存儲(chǔ)器的讀出是非破壞性的，即信息讀

出后存儲(chǔ)單元的內(nèi)容不變。

第1章概述45

9寸

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

3.執(zhí)行過程

若程序已經(jīng)存放在內(nèi)存中，大部分8位機(jī)執(zhí)行過程就是

取指（取出指令）和執(zhí)行（執(zhí)行指令）這兩個(gè)階段的循環(huán)。

機(jī)器從停機(jī)狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，要把第一條指令所在的

地址賦給PC,然后就進(jìn)入取指階段。在取指階段從內(nèi)存中讀

出的內(nèi)容必為指令，所以DR把它送至IR,然后由指令譯碼器

譯碼，就知道此指令要執(zhí)行什么操作，在取指階段結(jié)束后就

進(jìn)入執(zhí)行階段。當(dāng)一條指令執(zhí)行完以后，就進(jìn)入到了下一條

指令的取指階段，這樣的循環(huán)一直進(jìn)行到程序結(jié)束（遇到停

機(jī)指令）o

第1章概述47

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L2.5簡單程序舉例

第1章概述48

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

2.6尋址方式

在上例中，操作數(shù)就包含在指令中，但是更一般的情況

是操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的某一單元，例如操作數(shù)是前面操作的

中間結(jié)果。上例中的和是放在累加器中，但若還要進(jìn)行別的

運(yùn)算，則必須把和放到存儲(chǔ)器中暫時(shí)存放。于是就存在一個(gè)

如何尋找操作數(shù)的問題，這就是尋址方式。

第1章概述49

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

1.立艮［J尋址(ImmediateAddressing)

上例中的操作數(shù)就包含在指令中，這種規(guī)定操作數(shù)的方

式，稱為立即尋址。指令中的操作數(shù)稱為立即數(shù)。

2.寄存器尋址(RegisterAddressing)

若操作數(shù)在某一寄存器中，這種尋址方式就稱為寄存器

尋址。

3.直接尋址(DirectAddressing)

在這種尋址方式中，指令的操作數(shù)字段不是操作數(shù)本身,

而是操作數(shù)所在的地址，它是把地址所指的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容

送至累加器AL,如圖1-19所示。

由于在這種尋址方式中，指令中包含操作數(shù)的直接地址,

故稱為直接尋址。

第1章概述50

in

搟

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

4.寄存器間接尋址(RegisterIndirectAddressing)

這種尋址方式與寄存器尋址方式不同，它不是把寄存器

BL中的內(nèi)容作為操作數(shù)送AL,而是把BL中的內(nèi)容作為操作數(shù)

吃地址，把此地址所指的內(nèi)存單元的內(nèi)容送AL,如圖1-20所

示鄙

在這種尋址方式，操作數(shù)的地址并不直接在指令中，而

是在某一個(gè)寄存器中，故稱為間接尋址。

第1章概述52

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

M

BL

第1章概述53

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

在程序執(zhí)行時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生許多條件，要按條件執(zhí)行不

同的操作。也有許多操作要重復(fù)執(zhí)行。于是程序直線執(zhí)行的

情況很少，而是要根據(jù)條件執(zhí)行分支或循環(huán)。這就需要有分

支和循環(huán)指令。

1.無條件轉(zhuǎn)移(UnconditionalJump)

無條件轉(zhuǎn)移的指令的格式為:

JMPn

這條指令的功能是把n賦給PC,于是程序就無條件地轉(zhuǎn)

移到地址n開始的程序段去。

2,條件轉(zhuǎn)移(ConditionalJump)

程序中更多的情況是：要根據(jù)上面的指令運(yùn)行的結(jié)果,

判斷它是否滿足一定的條件，若滿足則轉(zhuǎn)移，不滿足則順序

繼續(xù)執(zhí)行。

第1章概述54

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

為確定是否滿足條件，機(jī)器中為此設(shè)立了一些判斷條件

的標(biāo)志。主要的標(biāo)志有：

?Z(Zero)標(biāo)志——零標(biāo)志。若指令的運(yùn)行結(jié)果為零(即8位

全為0)則Z=l；否則Z=0。

?C(Carry)標(biāo)志---進(jìn)位標(biāo)志。若在加法運(yùn)算時(shí)最高位

(bit7)向前有進(jìn)位，或在減法運(yùn)算時(shí)最高位向前有借位，則

C=1；否則00。

?S(Sign)標(biāo)示——符號(hào)標(biāo)志。若運(yùn)算的結(jié)果為負(fù)(bit7=l),

則S=l；否則S=0。

第1章概述55

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

3.算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令

邏輯運(yùn)算是指兩個(gè)操作數(shù)按位進(jìn)行指定的邏輯操作。

(1)“與”運(yùn)算

即凡是與0進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算的位結(jié)果為0,而與1進(jìn)

行“與”運(yùn)算的位結(jié)果不變。所以，可用邏輯“與”屏蔽掉

一些位(即使一些位為0),保留一些位。

(2)“或”運(yùn)算

凡是與0進(jìn)行邏輯“或”運(yùn)算的位結(jié)果維持不變，而與1

進(jìn)行“或”運(yùn)算的結(jié)果為1。所以，可用邏輯“或”使某些

位置“1”。

(3)“異或”運(yùn)算

兩個(gè)相同的位“異或”的結(jié)果為3否則為1。故利用對

同一個(gè)數(shù)做“異或”運(yùn)算，可對操作數(shù)清0；也可利用”異

或”運(yùn)算來檢驗(yàn)兩個(gè)操作數(shù)是否相同。

第1章概述56

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

§1.3計(jì)算機(jī)的硬件和軟件

1.3.1系統(tǒng)軟件

1.3.2應(yīng)用軟件

1.3.3支撐軟件

第1章概述57

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

上述的計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件。但是要

計(jì)算機(jī)正確地運(yùn)行以解決各種問題，必須給它編制各種程序。

為了運(yùn)行、管理和維修計(jì)算機(jī)所編制的各種程序的總和就稱

為軟件。軟件的種類很多，各種軟件發(fā)展的目的都是為了擴(kuò)

大計(jì)算機(jī)的功能和方便用戶，使用戶編制解決用戶的各種問

題的源程序更為方便、簡單和可靠。

第1章概述58

在計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期，人們是用機(jī)器指令碼(二進(jìn)制編

碼)來編寫程序的，這就稱為機(jī)器語言。

用助記符代替操作碼，用符號(hào)來代替地址，這就是匯編

語言階段。

但用匯編語言寫的源程序在機(jī)器中還必須經(jīng)過翻譯，變

成用機(jī)器碼表示的程序(稱為目標(biāo)程序一一ObjectProgram),

機(jī)器才能識(shí)別和執(zhí)行。

能執(zhí)行這樣的功能的程序就稱為匯編程序(Assembler)o

為更便于用戶編寫程序，開發(fā)了各種高級(jí)語言。高級(jí)語

言易于理解、學(xué)習(xí)和掌握；用戶用高級(jí)語言編寫程序也就方

便多了，大大減少了工作量。但是在計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，仍必須

把用高級(jí)語言編寫的源程序翻譯成用機(jī)器指令表示的目標(biāo)程

序才能執(zhí)行，這樣就需要有各種解釋程序(Interpreter)。

第1章概述59

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)本身的發(fā)展（更快速，容量更大），以及計(jì)算

機(jī)應(yīng)用的普及和推廣，計(jì)算機(jī)的操作也就由手工操作方式

（用戶直接通過控制臺(tái)操作運(yùn)行機(jī)器），過渡到多道程序成批

地在計(jì)算機(jī)中自動(dòng)運(yùn)行方式，于是就出現(xiàn)了控制計(jì)算機(jī)中的

所有資源（CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備以及計(jì)算機(jī)中的各種

軟件），使多道程序能成批地自動(dòng)運(yùn)行，并且充分發(fā)揮各種

資源的最大效能的操作系統(tǒng)（OperatingSystem）o

第1章概述60

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

這些為了使用和管理計(jì)算機(jī)由機(jī)器的設(shè)計(jì)者提供的軟件,

統(tǒng)稱為系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件包括：

(1)各種語言和它們的匯編或解釋、編譯程序；

(2)機(jī)器的監(jiān)控管理程序(Monitor)、調(diào)試程序(Debug)、

故障檢查和診斷程序；

(3)程序庫。為了擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能，便于用戶使用，

機(jī)器中設(shè)置了各種標(biāo)準(zhǔn)子程序，這些子程序的總和就形成了

程序庫；

(4)操作系統(tǒng)。

第1章概述61

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L3.2應(yīng)用軟件

用戶利用計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)所提供的各種系統(tǒng)軟件，編

制解決用戶各種實(shí)際問題的程序，這些程序就稱為應(yīng)用軟件。

應(yīng)用軟件也可以逐步標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、逐步形成了解決各種

典型問題的應(yīng)用程序的組合，稱為軟件包(Package)。

第1章概述62

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

匚撐軟件

支撐軟件又稱支持軟件，如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。

為了便于用戶根據(jù)需要建立自己的數(shù)據(jù)庫，詢問、顯示、

修改數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，輸出打印各種表格等，這就建立了數(shù)據(jù)

庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem)、報(bào)表、字處

理等支撐軟件。

上述各種形式的程序，它們存儲(chǔ)在各種存儲(chǔ)介質(zhì)中，例

如紙帶、卡片、磁盤、磁帶等，故統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)的軟件。

總之，計(jì)算機(jī)的硬件建立了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)；而

各種軟件則擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的功能，擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍，以

及便于用戶使用。硬件與軟件的結(jié)合才形成一個(gè)完整的計(jì)算

機(jī)系統(tǒng)。

第1章概述63

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

§1.4微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

1.4.1微型計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)

1.4.2微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第1章概述64

1微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

運(yùn)算器與控制器是系統(tǒng)的核心，稱為CPUO把整個(gè)運(yùn)算

器控制器即CPU集成在一個(gè)芯片上的CPU,稱之為微處理器

(MicroProcessor)oCPU本身還不是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，而只

是微型計(jì)算機(jī)的一部分。只有與適當(dāng)容量的存儲(chǔ)器、輸入輸

出設(shè)備的接口電路以及必要的輸入輸出設(shè)備結(jié)合在一起，才

是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)(MicroComputer),或稱為微型計(jì)算機(jī)系

統(tǒng)(MicroComputerSystem),如圖1-28所示。

第1章概述65

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

CB控制總線DB數(shù)據(jù)總線

第1章概述66

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L4.1微型計(jì)算機(jī)的外部結(jié)構(gòu)

在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，外部信息的傳送是通過總線進(jìn)行

的。大部分微型計(jì)算機(jī)有三組總線：地址總線(Address

Bus)＞數(shù)據(jù)總線(DataBus)和控制總線(ControlBus)o

地址總線：通常為32位，因此，可尋址的內(nèi)存單元為

232=4GB。I/O接口也是通過地址總線來尋址的，它可以尋址

64K個(gè)外設(shè)端口。

數(shù)據(jù)總線：目前常用的為32位。數(shù)據(jù)在CPU與存儲(chǔ)器和

CPU與I/O接口之間的傳送是雙向的，故數(shù)據(jù)總線為雙向總線。

控制總線：它傳送各種控制信號(hào)，有的是CPU到存儲(chǔ)器

和外設(shè)接口的控制信號(hào)，例如存儲(chǔ)器請求MREQ#,I/O請求

IORQ,讀信號(hào)RD#,寫信號(hào)WR#等；有的是由外設(shè)至UCPU的信

號(hào)，如8086中的READY以及INT等。

第1章概述67

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

L4.2微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

一個(gè)典型的8位CPU結(jié)構(gòu)如圖1-29所示。

微處理器的內(nèi)部主要由三部分組成：

(1)內(nèi)部寄存器陣列。其中，一部分是用來寄存參與運(yùn)

算的數(shù)據(jù)，它們也可以連成寄存器對，用以寄存操作數(shù)的地

址；另一部分是16位的專用寄存器，如程序計(jì)數(shù)器PC和堆棧

指針(StackPointer)等。

(2)累加器和算術(shù)邏輯單元。這是對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、

邏輯運(yùn)算的場所。運(yùn)算結(jié)構(gòu)的一些特征由一些標(biāo)志觸發(fā)器記

憶。

°(3)指令寄存器，指令譯碼器和定時(shí)及各種控制信號(hào)的

產(chǎn)生電路。它們把用戶程序中的指令一條條譯出來，然后以

一定時(shí)序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，其功能相當(dāng)于控制器。

第1章概述68

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

［口7一/雙向故據(jù)總線

故煙色線緩沖器/利打牌

內(nèi)部數(shù)據(jù)總線姑

nnTT

娟加器暫存寄存:瑞

標(biāo)志觸發(fā)留一q指令由存瑞--------丁要出行專才奧什關(guān)

(8位)(X)

哥

U4療

領(lǐng)什瑞盟通用*存器陣列

(X)指令選

抨

汴碼曙

堆我指，”器SP(16)

程仃川效需PC(16)

卜進(jìn)制調(diào)正

如1器/減I器地址鋤存淵

定時(shí)與控制地址級(jí)沖器

?I撕I/O存儲(chǔ)瑞

lAI-犢情求清求號(hào)苻時(shí)即V

Al>-A0

地，止由々戈

1NIIOROV1R1QWAII</>RF.SkI

第1章概述69

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

§1.5多媒體計(jì)算機(jī)

1.5.1人機(jī)接口

1.5.2多媒體計(jì)算機(jī)的主要功能

1.5.3多媒體計(jì)算機(jī)的主要功能

第1章概述70

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

多媒體(Multimedia)。通常所說的多媒體是指多媒體計(jì)

算技術(shù)(MultimediaComputing),簡稱多媒體技術(shù)，其涵義

是利用計(jì)算機(jī)來綜合、集成地處理文字、圖形、圖像、聲音、

視頻、動(dòng)畫等媒體，而形成的一種全新的信息傳播和處理技

術(shù)。它把計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和廣播、電視技術(shù)融為一體,

綜合利用，擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域，受到了人們極大的關(guān)

注和重視。

人類接收和傳播信息的兩種主要方式是用“眼睛看”和

用“耳朵聽”，所以可看見的媒體(如文字、圖形、圖像、

動(dòng)畫等)和可聽見的媒體(如聲音等)的完善結(jié)合才能完整、

自然地表達(dá)和讓人類最大程度地接收信息。具有多媒體功能

的計(jì)算機(jī)就稱為多媒體計(jì)算機(jī)。

第1章概述71

微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用

［媒體計(jì)算機(jī)的主要功能

多媒體計(jì)算機(jī)，要處理的主要信息如圖1-30所示。

多媒體信息的處理都涉及巨量的數(shù)據(jù)，所以大容量數(shù)據(jù)

存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術(shù)也是多媒體技術(shù)的重要方向。

多媒體系統(tǒng)應(yīng)該具有如下特性：

(1)具備高度集成性，即能高度綜合集成各種媒體信息,

使處理各種媒體的設(shè)備相互協(xié)調(diào)地工作。