微机基本工作原理.doc

微机基本工作原理1、计算机系统的组成微型计算机由硬件系统和软件系统组成。硬件系统：指构成计算机的电子线路、电子元器件和机械装置等物理设备，它包括计算机的主机及外部设备。软件系统：指程序及有关程序的技术文档资料。包括计算机本身运行所需要的系统软件、各种应用程序和用户文件等。软件是用来指挥计算机具体工作的程序和数据，是整个计算机的灵魂。计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。２、计算机的工作原理（１）冯•诺依曼原理“存储程序控制”原理是1946年由美籍匈牙利数学家冯•诺依曼提出的，所以又称为“冯•诺依曼原理”。该原理确立了现代计算机的基本组成的工作方式，直到现在，计算机的设计与制造依然沿着“冯•诺依曼”体系结构。（2）“存储程序控制”原理的基本内容①采用二进制形式表示数据和指令。②将程序（数据和指令序列）预先存放在主存储器中（程序存储），使计算机在工作时能够自动高速地从存储器中取出指令，并加以执行（程序控制）。③由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系结构。（3）计算机工作过程（见下图）
第一步：将程序和数据通过输入设备送入存储器。第二步：启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要做什么事。第三步：控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。第四步：当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。二、中央处理器中央处理器又称CPU（CentralProcessingUnit），是计算机系统的核心，它由运算器、控制器和寄存器组成。1、运算器（ALU）运算器是负责对数据进行算术运算或逻辑运算的部件，由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器和通用寄存器组等组成。算术逻辑单元用于算术运算、逻辑运算及移位、求补等操作；累加器用于暂存被操作数和运算结果；通用寄存器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数和数据地址；状态寄存器也称标志寄存器，它用于存放算术逻辑单元工作中产生的状态信息。2、控制器控制器是计算机指令的执行部件，其工作是取指令、解释指令以及完成指令的执行。控制器由指令指针寄存器（IP）、指令寄存器（IR）、控制逻辑电路和时钟控制电路等到组成。指令指针寄存器用于产生及存放下一条待取指令的地址。指令寄存器用于存放正在执行的指令。三、存储系统1、存储器的作用及分类计算机的存储和程序控制两大特点决定了计算机一定要有存储器，存储器的作用是存储计算机工作中需要的程序和数据。从不同角度可以对存储器进行不同的分类：（1）按存储器的工作方式分类有：随机读/写存储器、顺序读/写存储器和只读存储器；（2）按存储介质的材料分类有：半导体存储器、磁表面存储器、光存储器；（3）按多层次存储系统的概念，计算机的存储系统由高速缓冲存储器（Cache）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器、磁带存储器、优盘存储器等组成。2、主存储器主存储器的作用是在计算机工作中存储正在运行的程序和程序所需要的数据。主存储器一般采用半导体存储器，半导体存储器的参数主要有两个：存储容量和工作频率。与辅助存储器相比，其特点有：容量小、读写速度快、价格高等。主存储器可以由高速缓冲存储器（Cache）、随机读写存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等组成。（1）随机读写存储器（RAM）特点：断电后RAM中的内容全部丢失，既可以读又可以写，速度比Cache慢，但比辅存（辅助存储器）快。RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。（2）高速缓冲存储器（Cache）由于CPU工作的速度比RAM读写速度快，CPU读写RAM时需要花费时间等待RAM进行读写，造成CPU工作速度下降。为了提高CPU读写程序和数据的速度，在RAM和CPU之间增加了高速缓存（Cache）部件。（3）只读存储器（ROM）特点：数据不易丢失，即使计算机断电后ROM存储单元的内容依然保存，计算机运行时其内容只能读出不能写入。只读存储器一般存储计算机系统中固定的程序和数据，如引导程序、监控程序等。ROM分为不可擦写的只读存储器（PROM）和可擦写的只读存储器（EPROM）。不可擦写的只读存储器的内容是生产中写入或生产后一次性写入；可擦写只读存储器的内容可多次改写，按其擦除的方法对只读存储器分为紫外线擦除的只读存储器（EPROM）和用电擦除的只读存储器（EEPROM）。3、辅助存储器辅助存储器的作用是存储当前计算机运行中暂不使用的程序和数据。与主存储器相比，它的特点是存储容量大、成本低、存取速度较慢、可以永久地脱机保存信息。常用的辅助存储器有磁带存储器、软盘存储器、硬盘存储器和