计算机硬件技术基础

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1、计算机硬件技术基础学时数安排讲课：54学时实验：36学时教材：《计算机硬件技术基础》杨天怡主编实验教材：《计算机硬件技术实验教程》黄勤主编第一章微型计算机基础第一节微型计算机的组成第二节微型计算机的硬件结构第三节微型计算机中的先进计算机技术第四节　微型计算机的主要性能指标及典型微型计算机第一节微型计算机的组成一、微型计算机系统的组成硬件和软件两大部分组成1.存储器存储器是计算机中存储程序和数据的部件。计算机的存储器分为两大部分，一部分为内部存储器或主存储器，简称内存或主存；另一部分为外部存储器或辅助存储器，简称外存或辅存。存储容量描述存储器存储二进制信息量多少的指标。

2、存储二进制信息的基本单位是位（bit，b）。一般把8个二进制位组成的通用基本单元叫作字节（Byte，B）。微型计算机中通常以字节为单位表示存储容量。1024B为1KB1024KB为1MB1024MB为1GB1024GB为1TB存储速度描述存储器工作快慢程度的指标，它指信息存入存储器和从存储器中取出所需要的时间。存储的类型半导体存储器磁记录存储器光盘存储器2.微处理器微处理器是微型计算机的运算和控制指挥中心。不同的微处理器，其性能有所不同，但基本组成是相同的，由运算器、控制器和寄存器阵列三个主要部件组成。①运算器执行算术运算和逻辑运算的部件，由累加器（Accumulat

3、or，A）、暂存器（Temporary，TMP）、算术逻辑单元（ArithmaticLogicUnit，ALU）、标志寄存器（FlagRegisters，F）和一些逻辑电路组成。累加器算术逻辑单元标志寄存器CF进位标志CF=1运算时产生了进/借位0运算时无进/借位ZF零标志ZF=1运算结果为00运算结果非零SF符号标志SF=1运算结果为负0运算结果为正AF辅助进位标志AF=1运算时有辅助进/借位0运算时无辅助进/借位PF奇偶标志PF=1运算结果中“1”的个数为偶数0运算结果中“1”的个数为奇数OF符号标志OF=1有溢出0无溢出②控制器控制器是指令执行部件，包括取指令、

4、分析指令（指令译码）和执行指令，由指令寄存器（InstructionRegister，IR）、指令译码器（InstructionDecoder，ID）和定时控制电路（TimingandControl）等组成。③寄存器阵列寄存器阵列主要包含两类寄存器，一是通用寄存器，供用户使用；二是一些用途固定的专用寄存器，如程序计数器、堆栈指示器。程序计数器PC用于存放下一条要执行的指令在存储器中存放的地址。堆栈和堆栈指示器SP堆栈是一块设在内存中按先进后出（FirstInLastOut，FILO）原则组织的存储区域，用于存放数据。数据存入栈区称为压入（PUSH），从栈区中取出数据称

5、为弹出（POP）。二、微型计算机的软件组成堆栈指示器SP用于指示当前栈顶元素所在的位置，无论是压栈还是弹栈总是在栈顶进行的。随着对堆栈的压入和弹出操作，SP的值会自动变化，NN-1N-K+1N-K┇┇堆栈区（K个单元）SP数据存放方式为先进后出(FILO)┇3.输入输出设备输入设备输出设备计算机的软件包含系统软件和应用软件两部分。系统软件是使用和管理计算机的软件，如操作系统、数据库管理系统、网络管理系统以及各种语言处理程序、系统维护程序等。应用软件则是用户根据自己的需要，为解决某一实际问题而编制的程序，如企业的财务管理、人事管理，设备状态监测的数据采集与处理等。第二节

6、微型计算机的硬件结构一、硬件结构微型计算机在硬件上普遍采用总线结构，总线结构使系统构成方便，并具有很好的可维护性和可扩展性。二、总线所谓总线，就是一组用于信息公共传输的信号线，连在总线上的所有部件均能使用的公共线路，但使用必须是分时的。按传输信息方向，总线分为只能单方向传输信息的单向总线和可以双向传送信息的双向总线。按传输信息类别，总线分为传输数据信息的数据总线（DataBus,DB）、传输地址信息的地址总线（AddressBus，AB）和传输控制信息的控制总线（ControlBus,CB）。三、数据总线、地址总线、控制总线因为数据传输是双向的，故DB是双向总线。DB

7、的位数越宽，一次数据传输的信息量就越大，8位DB一次只能传输1个字节的数据信息，而64位DB则一次可以传输8个字节的数据信息。数据总线DB因为地址信息总是由微处理器发出，寻址存储器或外设，故AB为单向总线。AB的位数越宽，寻址的空间就越大。8位微处理器的地址总线为16位，即有AB15～AB016条地址线，寻址范围为216=64KB；目前生产的微处理器寻址范围已达到64GB。CB包括微处理器向存储器发送的读选通信号RD、写选通信号WR，以及外设向微处理器发送的中断请求信号NMI、INTR等。控制总线的各位作用不同，且一般都是单向的。地址总线AB控制总线