微型计算机的基本工作原理

时间:2023-03-11作者:佚名
微型计算机是通过执行程序来工作的,机器执行不同的程序就能完成不同的任务。因此,微型计算机执行程序的过程体现了微型计算机的基本工作原理。下面通过程序执行过程说明微型计算机的基本工作原理。

1.指令和程序

指令是控制计算机操作的代码,又称指令码。指令码由操作码和地址码构成。操作码用于控制机器执行何种操作;地址码用于指示参加操作的操作数。指令码的格式为:

操作码︱地址码

指令用计算机可识别的二进制代码形式表示,这种代码称为机器码。但机器码既不便于记忆又不便于书写,因此人们通常采用助记符表示指令,如表1-4所示。

一种微处理器所有指令的集合或指令的全体称为它的指令系统。微处理器类型不同,它的指令系统也不一样,因此Intel805078条指令,MCS-51系列中的80C51111条指令等等。

程序是为完成某项任务而由指令系统中的若干指令组成的有序集合。编制程序称为程序设计。计算机可直接识别和执行的用机器码编写的程序,称为目标程序。用指令的助记符编写的程序称为汇编语言源程序,该程序计算机不能识别和执行,需经汇编程序汇编生成目标程序才能被计算机执行。由此可见,计算机只能执行机器码程序。

1 指令的三种形式

机器码

机器码

助记符

功能

01110100 00010101

74 15H

MOV A, #15H

(A) 15H

00100100 00101011

24 2BH

ADD A, #2BH

(A) (A) 2BH

10000000 11111110

80 FEH

SJMP $

停止

2.程序执行过程举例

1是计算2143的程序。以此为例说明微型计算机的工作原理。该程序由三条指令组成,即为:

MOV A, #15H

ADD A, #2BH

SJMP $

每条指令均为双字节指令(即第一字节为操作码,第二字节为操作数)。第一条指令的作用是把15H传送到累加器A;第二条指令是加法指令,它把累加器A中的15H2BH相加,将结果保存在累加器A中;第三条是停机指令,执行后计算机处于动态停机状态。为了执行程序,首先将程序放入内存,假设从3000H单元开始存放程序,共占用了6个存储单元;然后将程序在内存的起始地址3000H放入程序计数器PC,如图1a)所示,此时即可让计算机开始执行程序。

微型计算机的基本工作原理

1 程序执行过程中PC的变化

1)执行第一条指令

第一条指令是双字节指令,执行过程为:

①微操作控制器将程序计数器PC中的地址3000H经地址寄存器送入地址总线后,向存储器发出读信号,同时使程序计数器PC中的内容自动加1而变成3001H,为读取

指令的第二个字节做好准备;

②存储器根据地址总线上的地址找到3001H存储单元,在读信号控制下读出3001H单元的内容即操作码74H送到数据总线上;

③经数据总线将操作码74H送入指令寄存器IR,经缓冲后送入指令译码器ID

④经指令译码器ID对操作码74H译码并结合时序部件产生微操作序列,将程序计数器PC中的地址3001H经地址寄存器送入地址总线后发出读信号,同时使程序计数器

PC自动加1变成3002H,为读取第二条指令做好准备;

⑤存储器由地址总线中的新地址3001H3001H单元的内容15H送入数据总线;

⑥微操作控制序列将数据总线上的操作数15H送人累加器A中。

至此,第一条指令执行结束,将3001H单元中的第一个操作数15H送人累加器A

2)执行第二条指令

第二条指令也是双字节指令,第一字节24H为操作码,指示进行加法操作,两个操作数中一个在累加器A中,另一个为该指令的第二个字节。

第一条指令执行结束,程序计数器PC中内容为3002H。图1b)为将要执行的第二条指令的内存地址。首先将PC中的地址3002H送入地址总线并向存储器发出读

信号,同时PC1而变为3003H。存储器由地址总线上的地址找到3002H单元,在读信号的控制下,读出操作码24H经数据总线送人IR。经IR译码,将PC中的3003H送入地址

总线,发出读信号,同时使PC自动加1变为3004H,则PC指向第三条指令,如图1c)所示。在操作码24H的微操作控制下从存储器3003H单元读出操作数2BH送入TMP,控

ALU将累加器A15HTMP中的2BH相加,将两数的和经内部总线送入累加器A,并根据运算结果设置程序状态字PSW某些状态位的值,完成本条指令的执行。

3)执行第三条指令

第三条指令的执行过程和第一、第二两条指令类似,先读取指令,分析、执行指令后,MPU处于动态停机状态。

至此,整个程序的执行结束。

相关阅读

事故预想:低压主蒸汽电动阀前手动阀法兰突然大量漏气怎么处理?

事故现象:4机冷态启机过程中,4汽机房内低压主蒸汽电动阀前手动阀法兰突然大量漏气,小锅炉仍在运行中。现场有何现象、报警?值长及各岗位人员如何处理? 1) 4机冷态启机过程中...
2023-06-13
事故预想:低压主蒸汽电动阀前手动阀法兰突然大量漏气怎么处理?

电工基础:RC电路的零状态响应与全响应(42)

【点击领取】 三菱案例 | 西门子案例 | 电工手册 | 工具箱 软件 【点击获取】 三菱PLC例程117个|西门子PLC例程777个 【点击下载】 2020新电工仿真软件    动态电路,对于大多数人而言...
2023-06-27

电工带电操作是先接零线?还是先接火线?为了安全,还要了解一下!

电工在带电作业时,先断火线,后断零线。接线时相反,先接零线后接火线。 当有用电电器负载的请况下,不管先接火线还是零线都会产生电弧的,用电器的功率越大产生的电弧越大,...
2023-06-11
电工带电操作是先接零线?还是先接火线?为了安全,还要了解一下!

零序保护基本原理

做配电网运维的朋友都清楚,单相接地故障是配电网最常见的故障之一,而零序保护,就是应对这种故障的“第一道防线”。它的整定计算准不准,直接关系到整个电网的安全稳定...
2026-04-23
零序保护基本原理

西门子200smartPLC定时器怎么用

定时器是学习PLC必须要掌握的一个指令,咱们以西门子200smartPLC学习下定时器的用法,不同厂家的PLC指令各有不同,但大同小异,掌握其中一个,其他的都能很快掌握。 首先我们需要知...
2023-04-14
西门子200smartPLC定时器怎么用

热销商品

手术衣一次性防护服打农药防尘实验服参观服加厚透气无纺布隔离衣

手术衣一次性防护服,作为一种重要的医疗防护用品,广泛应用于医院、实验室等场所。它采用加厚透气无纺布制成,具有优良的防尘、防污、防病毒能力,能有效保护医护人员免...
14

欧普照明led灯泡e27/e14大小螺口超亮家用节能灯螺旋暖白光球泡

欧普照明LED灯泡,适用于E27和E14两种常见螺口,是您家用照明的理想选择。这款灯泡采用先进LED技术,亮度超群,瞬间点亮,无需等待,为您提供明亮舒适的光环境。同时,它节能环...
3.59

LED柜内照明灯 AC220V 4W 7W配电箱导轨式 LL10-W 高压柜内照明灯

LED柜内照明灯AC220V 4W/7W配电箱导轨式LL10-W是一款专为高压柜、配电箱等封闭电气设备设计的紧凑型照明产品。采用高效LED光源,功耗低(4W/7W可选),亮度高,寿命长,节能...
7

密封胶条包邮耐磨耐高温耐腐蚀圆柱棒丁晴/氟胶实心硅胶胶条红色

本品采用优质丁腈橡胶(NBR)或氟橡胶(FKM)及实心硅胶材质制成,呈红色圆柱棒状,具备卓越的耐磨、耐高温(-40℃至+200℃以上,氟胶可达250℃)、耐腐蚀性能,适用于酸、碱、油类等...
1

小木锤木锤子实木木榔头圆头木锤实木棰木头锤子木柄锤黄檀手工锤

小木锤采用优质黄檀木精心打造,通体实木结构,质地坚硬、纹理细腻,手感温润舒适。圆头设计兼顾敲击与整形功能,适用于木工、雕刻、家具组装及日常维修等场景。木柄经精...
3.4

网站栏目