计算机导轮——Ch2_计算机硬件基础.ppt

第2章：计算机硬件基础 学习目标： 掌握计算机的基本组成 了解指令的格式、寻址方式及指令类型 掌握基本逻辑电路和部件 掌握运算器和控制器的组成和工作原理（重点） 了解存储器的分类和存储器的层次结构 掌握存储器的组成和工作原理（重点） 掌握输入输出的4种控制方式 了解接口的功能和组成 了解总线的概念和总线标准 形成计算机整机的概念（重点） 2.1 计算机的基本组成 冯·诺依曼型计算机的设计思想 计算机的工作过程就是执行程序的过程。怎样组织程序，涉及到计算机体系结构问题。 美藉匈牙利科学家冯·诺依曼结构（John von Neumann）奠定了现代计算机的基本结构 冯·诺依曼型计算机的设计思想 1、计算机的硬件结构是由运算器、 控制器、存储器、输入设备、输出 设备五大基本部分组成。 2、计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器中的地址。 3、计算机的工作原理采用存储程序与程序控制。 数据通过输入设备进入计算机存储器，在控制器的指挥下在运算器进行逻辑运算和算术运算处理，通过输出设备把结果告诉计算机用户。 存储程序与程序控制 存储程序: 把事先编好的程序和所需要的数据通过输入设备送到存储器中保存. 程序控制: 开始工作后控制器从内存中逐一取出程序中的指令,按照要求执行操作. 2.2 指令系统 2.2 指令系统： 2.2.1 指令格式 2.2.2 寻址方式 2.2.3 指令分类 2.2.4 指令举例 2.2.5 精简指令系统计算机 指令 指令：计算机所能够执行某种基本操作的命令。（加、减） 指令系统：一台机器所能执行的全部的指令集合 例子： MOV AL，X ADD AL，Y 2.2.1 指令格式： 通常情况下，一条指令要由两部分内容组成， 其格式为： 2.2.1 指令格式： 操作码 指明该指令要完成的操作的类型或性质，如取数、做加法或输出数据等。 地址码（操作数地址） 指明操作对象的内容或所在的存储单元地址。 2.2.1 指令格式： 按照一条指令所包含的地址码的个数，指令可分为： 三地址指令 二地址指令 一地址指令 零地址指令 2.2.1 指令格式： 三地址指令 三地址指令中只有三个地址，其格式为： 它可完成（A1）OP（A2） A3的操作 其中，两个操作数A1，A2，和操作结果A3，各占一个地址。 2.2.1 指令格式： 二地址指令 二地址指令中只含两个地址字段，其格式为： 它可完成（A1）OP（A2） A1的操作 其中，A1字段既代表源操作数的地址，又 代表存放本次运算结果的地址。 2.2.1 指令格式： 一地址指令 一地址指令的地址码字段只有一个，其格式为： 它可完成（ACC）OP（A1） ACC的操作 其中，ACC既存放参与运算的操作数，又存放运算的中间结果。 2.2.1 指令格式： 零地址指令 零地址指令的指令字中只有操作码，而没有地址码。 2.2.2 寻址方式 （1）立即寻址 （2）寄存器寻址 （3）直接寻址 （4）寄存器间接寻址 （5）寄存器相对寻址方式 * （6）基址变址寻址方式 * （7）相对基址变址寻址方式 * 地址 存储单元:在计算机内部，内存被分为一个个小 块，这些小块被称为存储单元。 地址：数据按照某种规则存放在存储单元中，为了能够方便准确地读取数据，计算机为这些存储单元编号，这些编号类似于我们家的门牌号。 例如：0001号，0002号。 （1）立即寻址 指令所需的操作数就放在指令的地址码字段中，在取出指令的同时，就可以得到操作数，无需到其他地方寻找。故指令在执行阶段不必再访问存储器。 （2）寄存器寻址 操作数放在寄存器中，指令的地址码字段直接指出了寄存器的地址(即编号)，按照这个编号即可在寄存器中找到相应的操作数。 例如：MOV AX，BX ；将寄存器BX的数据送入AX中。 （3）直接寻址 操作数存放在内存中，指令中给出内存单元的地址，计算机在执行指令的时候按照这个地址取得内存中的操作数． （4）寄存器间接寻址 操作数的地址存放在寄存器中。 计算机取数据的过程： 1）找到指定的寄存器 2）读取存放在寄存器中地址 3）按照这个地址找到内存单元 4）读取该内存单元的数据，执行下一步的操作 2.2.3 指令的分类 指令系统包括以下几种类型的指令： （1）数据传送指令 完成数据的传送，可在寄存器与寄存器，寄存器与内存之间进行数据传送。