第六章微处理器new.pptVIP

第6章 微处理器内容介绍 补充：微处理器简介 1. 微处理器的定义 2. 微型计算机与微处理器 3. 微处理器的工作原理 6.1 系统结构概述 6.2 微处理器单元设计 6.2.1 控制器单元 6.2.2 算术逻辑单元(ALU) 6.2.3 乘法器 6.2.4 移位器 6.2.5 寄存器 6.2.6 堆栈 6.3存储器组织 6.3.1 存储器组织结构 6.3.2 行选择电路结构 6.3.3 列选择电路结构 补充：微处理器简介 1. 微处理器的定义 2. 微型计算机与微处理器 2.1 微型计算机的硬件框架 2.2 微型计算机的机器指令 2.3 微型计算机中的信息流 3. 微处理器的工作原理 3.1 微处理器的硬件结构 3.2 微处理器指令的类型、格式和长度 3.3 微处理器指令的执行过程 补充：微处理器简介 1. 微处理器的定义 计算机中的一个核心部件CPU称为中央处理单元(Central Processing Unit)。过去的CPU由多个小规模或中规模集成电路块组成。随着大规模集成电路技术的开发和成熟，CPU可以用一片或几片大规模集成电路来实现，这种置于一片或几个芯片(单片)上的中央处理器被称为微处理器(microprocessor)或称为 微处理单元MPU (microprocessing unit)。 其主要的划分标准为字长，有1位、 4位、8位、16位、32位和64位微处理器。微处理器的内部结构主要包括数据通路、控制通路和总线接口。 数据通路为进行算术/逻辑运算的运算器，有存放操作数和中间结果的寄存器堆和移位器等。 控制通路包括指令寄存器、指令译码器和控制电路。 总线接口部分包括数据总线和地址总线的缓冲器等。 2. 微型计算机与微处理器 2.1 微型计算机的硬件框架 计算机可以分为巨型机、大型机、超级小型机、小型机、工作站和微型机。这种分类是按计算机的速度、大小、价格和性能的差别加以划分的，但不论哪类机器，它们所完成的任务是相同的，即接受输入的指令，按指令规则对输入指令进行处理，并将处理结果加以输出。微型计算机出现于20世纪的70年代中期，它的一个主要特点就是采用了单片集成的微处理器。其硬件框架见图1。从图中可以看出，它由CPU、内存储器、外存储器、输入输出设备组成。当然微型计算机还需要有内置电源、时钟电路和键盘、显示器及打印机等外部设备。 微处理器本身不是一台完整的计算机，但它是微型计算机的心脏。它的任务是完成指令所要求的运算功能和控制功能，所以它是运算单元和控制单元的总称。 存储器用来存储指令和数据，微处理器和存储器之间的连接关系见图2。设存储器具有FFFF个存储单元，每一个存储单元存储一个b位数据。如果要读出存于1000这一地址的数据，微处理器将该地址码送到地址总线上，并发出读控制信号；存储器就将1000地址内的内容放到数据总线上。同样，如果要将数据存入地址为100F的单元中，那么微处理器将地址100F置于数据总线上，并发出写控制信号，存储器就会将数据存入该单元。 微处理器使用输入/输出指令把信息写到外部设备或者从外部设备中读入信息。 在简单的微型计算机中，从外设到存储器之间没有直接通道，它们之间惟一的数据交换通路是通过微处理器，由微处理器从外设读入数据并将其存入存储器，或者相反。但在一些要求传递速度较快的系统中，设置有直接存储器存取部件DMA (direct memory access)，该部件允许外设在没有微处理器介入的情况下直接对存储器进行读/写，这示于图3。 2.2 微型计算机的机器指令 任何一台计算机，如果不装入软件系统，它就不能工作。硬件与软件是相互支持和互为依赖的。没有硬件，软件就没有运行的物质基础；没有软件的支撑，计算机硬件也就不能实现所需功能。通常软件是指计算机运行时所需的各种程序(指令序列)、数据以及有关文档。软件一般分系统软件和应用软件。 人们编写软件时通常采用高级语言或符号语言(也称汇编语言)。但在这里要强调的是，计算机并不能直接执行这样的高级语言程序或汇编语言程序。因为计算机不能理解和执行这类语言，它只能接受和执行二进制的指令。 例如某一计算机以为“进行一次加法”操作的指令，以“0lll0000作为“传送一次数据”操作的指令。这种计算机能够识别和执行的指令，称为机器指令。各