第一章 计算机基础.ppt

1) 初级计算机的中央处理器CPU的结构如下图所示: 算术逻辑单元ALU是执行算术和逻辑运算的装置。 寄存器组H是多个寄存器组成，它用于暂时存放数据。 指令寄存器（IR）是用于存放当前正在执行的指令。当前指令执行完后，下条指令才可存入。如果不取入新的指令，指令寄存器的内容是不会改变的。 指令译码器（ID）用来对指令进行分析译码，根据指令译码器的输出信号执行当前指令所需要的全部控制信号。 标志寄存器F由一些标志位组成，它为逻辑判断提供状态信息，如溢出。 程序计数器PC又称指令计数器，它的作用是指明将要执行的下一条指令在存储器中的地址。 内部数据总线把CPU内部各寄存器和ALU连接起来，以实现各单元之间的信息传输。 256字节RAM是假想存储器，它用于存放指令和数据。 地址寄存器（AR），由它把要寻址的单元地址通过地址总线，送至存储器。 数据寄存器（DR），用来存放从存储器中读出的数据，并经过内部数据总线送到需要这个数据的寄存器中；或将要写入存储器的数据经过（DR）送给存储器 2) 存储器 初级计算机的存储器结构如图1.16所示。 它由256个单元组成。每个单元被规定一个唯一的编码（既地址）。规定第1个单元的地址为0，最后一个单元地址为255。用二进制表示11111111。用十六进制数表示为00H～FFH。每个单元可存放一个8位的二进制信息（即一个字节的信息）。 每一个存储单元的地址和这个地址中存放的内容是两个绝然不同的概念，千万不要混淆了。CPU给出要操作的某存储单元地址，该地址通过地址总线AB送到存储器中的地址译码器，从256个单元中找到相应于该地址码的那个存储单元，然后再对这个单元进行读出或写入操作。 图1.16 初级的存储器结构 读操作： 把06H号存储单元的内容读出到数据总线上，那么首先要求CPU的地址寄存器(AR)给出地址编码06H，通过地址总线送到存储器，存储器中地址译码器对它进行译码，找到06H号单元。这时CPU再发出读操作命令，将06H号单元的内容（84H）经数据总线送到数据寄存器DR中 写操作： 要把数据寄存器(DR)中的内容26H写入到10H号存储单元中，则CPU的地址寄存器AR先给出地址10H，并通过地址总线AB送到存储器，经存储器地址译码器译码后找到10H号单元；然后把数据寄存器DR中的内容26H放到数据总线DB上；CPU发出写操作命令，数据总线上内容26H就写入到10H单元 2. 计算机的工作过程 下面通过一个例子来讨论这些电路是怎样配合起来执行一段程序的，以了解计算机是怎样工作。 例如，要求计算Y=5+9，且将结果放在累加器A中。每种计算机都有自己的指令表，这里假设以下三条指令及功能。 MOV A，05H ；将立即数05H送至累加器A中 ADD A，09H ；将立即数09H加到累加器A中 HALT ；停机 程序通过键盘送入存储器中，以二进制形式存放，每个存储单元存放一个字节内容。三条指令共有5个字节，占5个存储单元。可把这5个字节程序存放在存储器任意区域。假设把存放在以40H地址开始的5个连续单元中 程序输入到计算机后，只要告诉计算机程序的起始地址（这里是40H），并发出一个启动命令，机器就被启动来执行这段程序。执行程序过程就是反复取出指令和执行指令。 ⑴ 第一条指令取指阶段。 给PC赋以第一条指令的地址40H后，就进入第一条指令的取指阶段，具体过程为： ① PC=40H送地址寄存器AR，使AR=40H。 ② 当PC的内容可靠地送入AR后，PC内容加1变为41H。 ③ 地址寄存器AR把地址40H通过地址总线AB送到存储器，经地址译码器译码后，选中40H号单元。 ④ CPU发出读命令。 ⑤ 所选中的40H号单元内容3EH读到数据总线DB上。 ⑥ 读出的内容经过DB送到数据寄存器DR中。 ⑦ 取指阶段取出的是指令操作码，DR把它送指令寄存器IR中，经指令译码器ID和可编程逻辑阵列PLA，发出执行这条指令。 ⑵ 第一条指令执行阶段。 经过对第一条指令操作码译码后知道是把操作数送入累加器A的操作，而操作数在指令的第二字节。所以执行第一条指令就须把