微机原理期末复习：微机原理期末复习

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1、微机原理期末复习第2章计算机的基本结构与工作过程1.计算机的基本组成及各个组成部件的基本功能运算器运算器是进行算术运算（如加、减、乘、除等）和逻辑运算（如非、与、或等）的装置。通常由算术逻辑部件ALU、专用寄存器X、Y和Z、累加器、通用寄存器RO、R1、…、Rn-1以及标志寄存器F组成。核心部件ALU用于完成算术运算和逻辑运算。X、Y是ALU的输入寄存器，Z是ALU的输出寄存器。X、Y、Z是与ALU不可分的一部分，通常称为ALU的数据暂存器。X、Y中的数据可来自通用寄存器，也可来自存储器。Z中的数据可送往通用寄存器，也可送往存储器。F用于存放运算结果的状态，例如，结果是否

2、为零，是正还是负，有无进位，是否溢出，等等。控制器为了实现对计算机各部件的有效控制，快速准确地取指令、分析指令和执行指令,控制器通常由下而几部分组成：指令寄存器IR一一用于存放正在执行或即将执行的指令。程序计数器PC——用于存放下一条指令的存储单元地址，它具有自动增量计数的功能。存储器地址寄存器MAR——用于在访存时缓存存储单元的地址。存储器数据寄存器MDR——用于在访存时缓存对存储单元读/写的数据。指令译码器ID——用于对IR屮的指令进行译码，以确定IR屮存放的是哪一条指令。控制电路一一产牛时序脉冲信号，并在时序脉冲的同步下对有关的部件发出微操作控制命令（微命令），以控

3、制各个部件的动作。输入设备用来输入数据和程序的装置，其功能是将外界的信息转换成机内的表示形式并传送到计算机内部。常见的输入设备有键盘、鼠标、图形数字化仪、图像扫描仪等等。输出设备用来输出数据和程序的装置，其功能是将计算机内的数据和程序转换成人们所需要的形式并传送到计算机外部。常见的输出设备有显示器、打印机.绘图机等等。存储器计算机中的指令和数据都表现为二进制数码。为了准确地对存储器进行读或写，通常以字节(或以字)为单位将存储器划分为一个个存储单元，并依次对每一个存储单元赋予一个序号，该序号称为存储单元的地址。存储单元中存放的数据或指令称为存储单元的内容。地址的位数由控制器

4、地址线的位数确定，每个存储单元中内容的位数由设计计算机时对存储器的编址方法确定。基本结构:存储单元01.微型计算机系统的组成CPU、存储器、I/O接口、输入/输出设备。CPU、存储器、I/O接口屯路之间用三组总线相连:地址总线(AB,AddressBus)>数据总线(DB,DataBus)>控制总线(CB,ControlBus)o地址总线、数据总线、控制总线通常统称为系统总线。从传输方向上看，数据总线是双向的，地址总线是单向的，控制总线中的信号线有的是单向的，也有的是双向的。1.计算机执行指令的基本过程(P48)(1)控制器把PC屮的指令地址送往存储器地址寄存器MAR,并

5、发出读命令“M读”。存储器按给定的地址读出指令，经由存储器数据寄存器MDR送往控制器，保存在指令寄存器IR中。(2)指令译码器1D对指令寄存器1R中的指令进行译码，分析指令的操作性质,并由控制电路向存储器、运算器等有关部件发出指令所需要的微命令。(3)当需要由存储器向运算器提供数据时，控制器根据指令的地址部分，形成数据所在的存储单元地址，并送往存储器地址寄存器MAR,然后向存储器发出读命令“M读”，从存储器中读出的数据经由存储器数据寄存器MDR送往运算器。(4)当需要由运算器向存储器写入数据时，控制器根据指令的地址部分，形成数据所在的存储单元地址，并送往存储器地址寄存器M

6、AR,再将欲写的数据存入存储器数据寄存器MDR,最后向存储器发出写命令“M写”，MDR中的数据即被写入由MAR指示地址的存储单元中。5)一条指令执行完毕后，控制器就要接着执行下一条指令。为了把下一条指令从存储器中取出，通常控制器把PC的内容加上一个数值，形成下一条指令的地址。在遇到“转移”指令时，控制器则把“转移地址”送入PC。控制器不断重复上述过程的(1)到(5),每重复一次，就执行了一条指令，直到整个程序执行完毕。2.硬布线控制器与微程序控制器的基本结构、工作原理及各自特点。硬布线控制器(硬连线控制器或组合逻辑控制器)基本结构：硬布线控制器主要由环形脉冲发牛器、指令译

7、码器和微命令编码器组成。环形脉冲发生器用于循环地产生节拍脉冲信号；指令译码器用于确定IR屮存放的是哪一条指令；微命令编码器用于在不同节拍脉冲信号的同步下产生相应的微命令信号。工作原理：在取指令和执行指令时，都需要控制器能针对不同的指令在不同的机器周期内发出所需要的各种微命令。例如，在取指令时，就需要控制器在第一个周期内发出PCOUT、MARIN、M读、PC加共4个微命令，在第二个周期内发出MDROUT和IRIN两个微命令。针对前面给出的4条指令及对指令执行过程的讨论，可归纳出对不同指令在不同机器周期内应发出的微命令如表2-2所