微機原理——基礎知識及計算機基本組成

微機原理基礎

期末復習要求

• 理解Bit byte word doubleword 等基本概念
• 計算機常用的數制和編碼
  • 十進制、二進制、十六進制的運算和轉換
  • 常用的ASCII碼：數字、大小寫英文字母的ASCII碼表示
• 有符號的表示法、加、減及溢位的概念
• 邏輯電路與邏輯運算
  • 門電路、觸發器、暫存器、三態門
  • “與”、“或”、“非”以及“異或”運算等
• 計算機的基本組成
• 總線結構和總線分類
• 控制字寫法、作用，怎樣控制資訊往來
• 存盤器
• 掌味訓器周期、機器節拍、取指周期、執行周期等基本概念

一、基礎知識

bit：位
byte：位元組，8位
word：字，兩個位元組
doubleword：雙字，兩個字

二、計算機常用的數制和編碼

數制，是一種利用符號來計數的科學方法，數制可以有很多種，但在計算機的設計和使用上常用的有十進制、二進制、八進制和十六進制，

數制的基和權，數制所使用數碼的個數被稱為基，數制每一位所具有的值被稱為權，

字符的編碼，一般用7位二進制碼來表示，在需要時可在 D 7 D_7 D7?位加校驗位，

• 數字0~9：0是30H
• 字母A~Z：A是41H
• 字母a~z：a是61H

三、有符號的表示法、加、減及溢位的概念

在計算機的運算中，是以補碼的形式進行加減法運算的，正數的補碼是它本身，負數的補碼是它本身的符號位不變，符號位后面的數取反再加一，之后再對它進行補碼運算，即補碼的補碼是原碼，最高位的兩位同時發生了進位，則發生溢位，

四、邏輯電路與邏輯運算

裝入門（L門）：高電平時，資料裝入；低電平時，資料自鎖，

觸發器：記憶元件是由觸發器組成的，而觸發器只有兩個狀態：0或1.

三態門（E門）：一條信號線既能與一個觸發器接通，也可以和其他觸發器接通，專管由暫存器輸出資料的控制，

暫存器：暫存器是由觸發器組成的，常見的暫存器有：緩沖暫存器、移位暫存器、計數器、累加器

邏輯運算：異或：如果兩個值不相同，則結果為1；相同則結果為0，

五、計算機的基本組成

CPU、存盤器、輸入/輸出介面、總線

六、總線結構和總線分類

資料總線（DB）：用來傳輸資料，CPU可以傳資料給其他部件，其他部件也可以送資料到CPU，注意：資料是廣義的，不一定是真正的資料，還有可能是指令代碼、狀態量或控制量，

地址總線（AB）：用來傳送地址，只能是單向的，地址總線的位數決定了CPU能夠直接尋址的記憶體范圍，

控制總線（CB）：其中包括CPU送往存盤器和I/O介面電路的控制信號，如讀信號、寫信號和中斷回應信號等；還包括其他部件送到CPU的信號，如時鐘信號、中斷請求信號和準備就緒信號，

七、控制字

在簡化的微機中，包含了以下幾個部分：程式計數器PC、存盤地址暫存器MAR、可編程只讀存盤器PROM、指令暫存器IR、控制部件CON、累加器A、算術邏輯部件ALU、暫存器B、輸出暫存器O、二進制顯示幕D，

CON中有一個控制矩陣CM，能根據IR發送的指令發出12位的控制字，根據控制字中各位的置1或置0，計算機就能自動的按指令而有秩序的運行，

八、存盤器

見微機原理——存盤器，

九、機器周期、機器節拍、取指周期、執行周期

環形計數器的各位輸出端的電位就是機器節拍 T 0 T_0 T0?~ T 5 T_5 T5?的電位，

機器周期：執行一條指令的時間，可分為取指周期和執行周期，

取指周期： T 0 T_0 T0?~ T 2 T_2 T2?

地址節拍， T 0 = 1 T_0=1 T0?=1，將PC中的內容第一個地址碼送到MAR，

存盤節拍， T 1 = 1 T_1=1 T1?=1，將PROM中由PC送來的地址碼所指定的存盤單元中的內容送到IR，同時IR立即將其高四位送至控制部件，

增量節拍， T 2 = 1 T_2=1 T2?=1，PC+1，做好下一條指令的取指準備即CP=1

執行周期： T 3 T_3 T3?~ T 5 T_5 T5?

T 3 = 1 T_3=1 T3?=1，IR已將從PROM來的指令的高四位送至控制部件進行分析，將IR的低四位送至W總線，MAR接收低四位數作為地址并立即送至PROM，

T 4 = 1 T_4=1 T4?=1，將PROM的資料區的存盤單元的內容送至累加器A，

T 5 = 1 T_5=1 T5?=1，空拍，使指令等長，