微机原理与接口技术 第2章

第二章计算机基础知识教材:第1章1.4计算机系统的基本组成一.计算机系统组成：硬件：泛指设备而言软件：泛指程序而言2.1计算机系统硬件：中央处理器CPU（运算器、控制器）存储器系统I/O接口电源系统I/O设备主机箱软件：系统软件（操作系统，程序设计语言及其编辑、编译软件……）应用软件：为解决某一实际问题而编制的软件二.微型机硬件结构CPU存储器AB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微机系统的硬件结构①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口存储器CPU:即微处理器，是超大规模集成电路，内部集成了运算器、控制器、存储器管理部件……CPUAB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口I/O设备微机系统的硬件结构①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口存储器:指系统的主存储器，简称为内存。用来存放程序、数据存储器存储器CPUAB地址总线DB数据总线CB控制总线I/O接口I/O设备微机系统的硬件结构①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口★I/O接口:是CPU和外部设备交换信息的“中转站”I/O接口存储器CPUAB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O设备微机系统的硬件结构①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口I/O设备:如键盘、显示器、打印机……I/O设备存储器CPUAB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器I/O接口微机系统的硬件结构①以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口CPUAB地址总线DB数据总线CB控制总线存储器存储器I/O接口I/O设备微机系统的硬件结构②总线:总线是CPU与存储器、I/O接口交换信息的公共通道。传输CPU访问存储器，访问I/O端口的地址信号。传输CPU读/写内存，读写I/O端口时的数据。CPU发出的控制命令，或外部向CPU提出的请求。地址总线：数据总线：控制总线：地址总线通常是单向总线，数据总线通常是双向总线，大部分控制线是单向，少数是双向。“3条”是习惯说法,其实每一条都有若干根。按总线上信息传输的物理意义，总线分为:术语：“读”：即输入,信息从外部→CPU“写”：即输出,信息从CPU→外部“读内存”：从存储器取信息→CPU“写内存”：信息写入存储器2.2计算机系统中的存储器基础知识(含教材第1章和第7章的相关内容)1.RAM：随机存储器,是“内存”的重要组成部分，CPU执行指令可对其进行“读”、“写”操作。静态RAM：集成度低，信息稳定，读写速度快。动态RAM：集成度高，容量大，缺点是信息存储不稳定，只能保持几个毫秒，为此要不断进行“信息再生”，即进行“刷新”操作。一.分类:存储器主存储器:RAM、ROM(EPROM)辅助存储器:磁盘、光盘高速缓冲存储器内存条:由于动态RAM集成度高，价格较便宜，在微机系统中使用的动态RAM组装在一个条状的印刷板上。系统配有动态RAM刷新控制电路，不断对所存信息进行“再生”。2.ROM:只读存储器只读存储器是指：所存信息只能读出,不能写入。掩模式ROM：初始信息是在芯片制造时写入的。EPROM：初始信息是在专门的写入器上写入的。3.ROM/EPROM在微机系统中的应用:存放“基本输入/输出系统程序”(简称BIOS)。BIOS是计算机最底层的系统管理程序,操作系统和用户程序均可调用。4.高速缓冲存储器Cache:Cache位于CPU与主存储器之间，由高速静态RAM组成。容量较小，为提高整机的运行速度而设置,应用程序不能访问Cache，CPU内部也有Cache。二.存储器容量:存储器由若干“存储单元”组成，每一单元存放一个“字节”的信息。1字节（Byte)即为8位二进制数2字节即为1个“字”(word)4字节即为1个“双字”(Dword)1K容量为1024个单元1M=1024K=1024*1024单元1G=1024M1T=1024G10000101三.存储器地址与读写操作:系统为每一单元编排一个地址，地址码为二进制数，习惯上写成16进制。1.存储器容量由地址线“宽度”决定：16M容量的存储器地址范围：000000H～FFFFFFH由24根地址线提供地址码。1M容量的存储器地址范围：00000H～FFFFFH由20根地址线提供地址码。4G容量的存储器地址范围：0000,0000H～FFFF,FFFFH由32根地址线提供地址码。xx...xxxxx...xxx000001010011100101110111地址与存储单元的对应关系由地址译码电路决定例：容量为8KB（213B）的存储器地址范围：0000H～1FFFH，由13根地址线提供地址。A11A12A00000H0001H1FFFH地址译码器读写控制电路存储体存储器读写命令数据线D0-D8地址线存储器内部示意图2.存储器读写示意:为了读写存储器，由地址译码电路对地址码进行“翻译”，从而“选中”某一单元，在CPU的存储器读命令的控制下读出某一单元的内容→数据线。在存储器写命令的控制下把数据线信息→某一个存储单元。下面以动画方式演示读写过程：读存储器过程某一存储单元的内容送往CPU数据线。CPU通过地址线发出地址；由地址译码器对地址进行“翻译”,选中某一存储单元；CPU发出存储器读命令,0000H存储器CPU地址线A12A01FFFH地址译码器读写控制电路CPU控制线数据线CPU数据线A110001H89H存储器读命令10010001101001234H89H写存储器过程0000H存储器CPU地址线A12A01FFFH地址译码器读写控制电路CPU控制线数据线CPU数据线A110001HCPU通过地址线发出地址，并把数据放到数据线上；110100011010136HCPU发出存储器写命令；存储器写命令由地址译码电路对地址线进行“翻译”,“选中”某一单元；1A35H89H把数据线信息送入已选中的存储单元。36H第二章学习重点1.掌握计算机系统的组成以及微型机的硬件结构2.掌握有关微机总线的若干基本知识3.掌握存储器的若干基础知识，区别存储器地址、存储单元的内容、存储器读写操作