微型计算机系统

微型计算机系统

微型计算机是指以微处理为核心，配上存储器，输入/输出接口电路等组成的计算机（又称为主机）。微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备，电源和辅助电路以及指挥计算机工作的系统软件所构成的系统

一：微型计算机系统的组成

二：基于总线的微型计算机硬件系统

1. 冯诺依曼体系结构

冯诺依曼体系结构设计基本思想

• 以二进制形式表示指令和数据
• 程序和数据事先存放在存储器之中，计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令加以执行
• 由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备等五大部件组成计算机硬件系统

2. 总线

微机系统结构的特点之一采用总线结构，通过总线将微处理器(cpu)，存储器(RAM和ROM)，I/O接口电路等连接起来，而输入输出设备则通过I/O接口实现与微机的信息交换

**总线**：是连接计算机各个部件的一组公共信号线；总线上能同时传送二进制信息的位数称为总线宽度

**优点**：大大减少传输线数目，结构简单，便于扩充

总线分三类

• 地址总线（AB）：单向总线，用于传送CPU发出的地址信息，以确定存储器中信息的存放地址和I/O接口地址

  若地址总线16位，则寻址2^16 = 64KB

  若20根，则寻址2^20 = 1024KB = 1MB

• 数据总线（DB）：双向总线，在CPU，存储器和I/O接口之间传送数据

• 控制总线（CB）：双向总线，用于传送控制信号，时钟信号和状态信息等

三：微型计算机一般工作过程

• 取指令
• 指令译码
• 取操作数
• 执行指令
• 存放运算结果

微型计算机中CPU不断重复上述过程

取指，译码，执行

1. MOV A,6 指令的工作示意图

读取第一条操作指令的工作示意图

• (1)PC程序计数器读取内存储器中的第一个存储单元的地址00H，并存放至AR（地址寄存器）
• (2)PC程序计数器+1
• (3)AR地址寄存器通过AB地址总线把地址送到存储，存储器经过译码部件找到对应的存储单元
• (4)控制电路发出读命令
• (5)存储器就会把对应存储单元的内容送到外部DB数据总线上
• (6)外部DB数据总线将数据送到DR数据寄存器中
• (7)DR数据寄存器通过内部DB数据总线将内容送到IR指令寄存器，之后再到ID指令译码器来进行译码，以确定该指令应执行什么操作

四：存储器的访问

a是存储器读操作，b是存储器写操作

cpu从存储单元读操作

• CPU通过AB地址总线送出8位地址信息通过地址译码器，选中唯一的对应地址04的存储单元
• 控制电路进行读信息操作
• DB数据总线从存储单元送入CPU中完成读操作

cpu从存储单元写操作

• CPU通过AB地址总线送出8位地址信息通过地址译码器，选中唯一的对应地址08的存储单元
• DB数据总线，通过CPU送出操作数存储到对应地址的存储单元
• 控制电路完成写操作