微機(jī)原理期末復(fù)習(xí)：微機(jī)原理期末復(fù)習(xí)

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1、微機(jī)原理期末復(fù)習(xí)第2章計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作過程1.計(jì)算機(jī)的基本組成及各個(gè)組成部件的基本功能運(yùn)算器運(yùn)算器是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算（如加、減、乘、除等）和邏輯運(yùn)算（如非、與、或等）的裝置。通常由算術(shù)邏輯部件ALU、專用寄存器X、Y和Z、累加器、通用寄存器RO、R1、…、Rn-1以及標(biāo)志寄存器F組成。核心部件ALU用于完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。X、Y是ALU的輸入寄存器，Z是ALU的輸出寄存器。X、Y、Z是與ALU不可分的一部分，通常稱為ALU的數(shù)據(jù)暫存器。X、Y中的數(shù)據(jù)可來自通用寄存器，也可來自存儲器。Z中的數(shù)據(jù)可送往通用寄存器，也可送往存儲器。F用于存放運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)，例如，結(jié)果是否

2、為零，是正還是負(fù)，有無進(jìn)位，是否溢出，等等?？刂破鳛榱藢?shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)各部件的有效控制，快速準(zhǔn)確地取指令、分析指令和執(zhí)行指令,控制器通常由下而幾部分組成：指令寄存器IR一一用于存放正在執(zhí)行或即將執(zhí)行的指令。程序計(jì)數(shù)器PC——用于存放下一條指令的存儲單元地址，它具有自動增量計(jì)數(shù)的功能。存儲器地址寄存器MAR——用于在訪存時(shí)緩存存儲單元的地址。存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR——用于在訪存時(shí)緩存對存儲單元讀/寫的數(shù)據(jù)。指令譯碼器ID——用于對IR屮的指令進(jìn)行譯碼，以確定IR屮存放的是哪一條指令?？刂齐娐芬灰划a(chǎn)牛時(shí)序脈沖信號，并在時(shí)序脈沖的同步下對有關(guān)的部件發(fā)出微操作控制命令（微命令），以控

3、制各個(gè)部件的動作。輸入設(shè)備用來輸入數(shù)據(jù)和程序的裝置，其功能是將外界的信息轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)的表示形式并傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)部。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、圖形數(shù)字化儀、圖像掃描儀等等。輸出設(shè)備用來輸出數(shù)據(jù)和程序的裝置，其功能是將計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)和程序轉(zhuǎn)換成人們所需要的形式并傳送到計(jì)算機(jī)外部。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī).繪圖機(jī)等等。存儲器計(jì)算機(jī)中的指令和數(shù)據(jù)都表現(xiàn)為二進(jìn)制數(shù)碼。為了準(zhǔn)確地對存儲器進(jìn)行讀或?qū)?，通常以字?jié)(或以字)為單位將存儲器劃分為一個(gè)個(gè)存儲單元，并依次對每一個(gè)存儲單元賦予一個(gè)序號，該序號稱為存儲單元的地址。存儲單元中存放的數(shù)據(jù)或指令稱為存儲單元的內(nèi)容。地址的位數(shù)由控制器

4、地址線的位數(shù)確定，每個(gè)存儲單元中內(nèi)容的位數(shù)由設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)時(shí)對存儲器的編址方法確定?；窘Y(jié)構(gòu):存儲單元01.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成CPU、存儲器、I/O接口、輸入/輸出設(shè)備。CPU、存儲器、I/O接口屯路之間用三組總線相連:地址總線(AB,AddressBus)>數(shù)據(jù)總線(DB,DataBus)>控制總線(CB,ControlBus)o地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線通常統(tǒng)稱為系統(tǒng)總線。從傳輸方向上看，數(shù)據(jù)總線是雙向的，地址總線是單向的，控制總線中的信號線有的是單向的，也有的是雙向的。1.計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的基本過程(P48)(1)控制器把PC屮的指令地址送往存儲器地址寄存器MAR,并

5、發(fā)出讀命令“M讀”。存儲器按給定的地址讀出指令，經(jīng)由存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR送往控制器，保存在指令寄存器IR中。(2)指令譯碼器1D對指令寄存器1R中的指令進(jìn)行譯碼，分析指令的操作性質(zhì),并由控制電路向存儲器、運(yùn)算器等有關(guān)部件發(fā)出指令所需要的微命令。(3)當(dāng)需要由存儲器向運(yùn)算器提供數(shù)據(jù)時(shí)，控制器根據(jù)指令的地址部分，形成數(shù)據(jù)所在的存儲單元地址，并送往存儲器地址寄存器MAR,然后向存儲器發(fā)出讀命令“M讀”，從存儲器中讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)由存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR送往運(yùn)算器。(4)當(dāng)需要由運(yùn)算器向存儲器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，控制器根據(jù)指令的地址部分，形成數(shù)據(jù)所在的存儲單元地址，并送往存儲器地址寄存器M

6、AR,再將欲寫的數(shù)據(jù)存入存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR,最后向存儲器發(fā)出寫命令“M寫”，MDR中的數(shù)據(jù)即被寫入由MAR指示地址的存儲單元中。5)一條指令執(zhí)行完畢后，控制器就要接著執(zhí)行下一條指令。為了把下一條指令從存儲器中取出，通常控制器把PC的內(nèi)容加上一個(gè)數(shù)值，形成下一條指令的地址。在遇到“轉(zhuǎn)移”指令時(shí)，控制器則把“轉(zhuǎn)移地址”送入PC。控制器不斷重復(fù)上述過程的(1)到(5),每重復(fù)一次，就執(zhí)行了一條指令，直到整個(gè)程序執(zhí)行完畢。2.硬布線控制器與微程序控制器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及各自特點(diǎn)。硬布線控制器(硬連線控制器或組合邏輯控制器)基本結(jié)構(gòu)：硬布線控制器主要由環(huán)形脈沖發(fā)牛器、指令譯

7、碼器和微命令編碼器組成。環(huán)形脈沖發(fā)生器用于循環(huán)地產(chǎn)生節(jié)拍脈沖信號；指令譯碼器用于確定IR屮存放的是哪一條指令；微命令編碼器用于在不同節(jié)拍脈沖信號的同步下產(chǎn)生相應(yīng)的微命令信號。工作原理：在取指令和執(zhí)行指令時(shí)，都需要控制器能針對不同的指令在不同的機(jī)器周期內(nèi)發(fā)出所需要的各種微命令。例如，在取指令時(shí)，就需要控制器在第一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出PCOUT、MARIN、M讀、PC加共4個(gè)微命令，在第二個(gè)周期內(nèi)發(fā)出MDROUT和IRIN兩個(gè)微命令。針對前面給出的4條指令及對指令執(zhí)行過程的討論，可歸納出對不同指令在不同機(jī)器周期內(nèi)應(yīng)發(fā)出的微命令如表2-2所