清华大学计算机硬件技术基础PPT学习教案.pptx

《清华大学计算机硬件技术基础》课程主要讲解了计算机硬件的核心组件——8086/8088微处理器的结构和工作原理。8086/8088是由Intel公司推出的16位CPU，其中8086拥有16根数据线和20根地址线，能够寻址1MB的内存空间，而8088则为适应8位外设，其数据线减少至8根，但内部结构仍保持16位设计。 8086/8088微处理器的结构分为两大部分：总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）。BIU相当于计算机的“运输部门”，负责与内存和I/O设备进行数据交换。它包括段寄存器（CS、DS、ES、SS）、指令指针寄存器（IP）、地址加法器和指令队列。BIU的主要任务是从内存中取出指令，并将其送入指令队列，同时根据指令执行部件的需求，从内存或I/O端口获取数据，并将执行结果回写到相应位置。 执行部件（EU）是计算机的“加工部门”，主要包括8个16位寄存器（AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI、SI）、标志寄存器（PSW）和算术逻辑运算部件（ALU）。EU负责执行从BIU获取的指令，执行包括算术、逻辑运算在内的各种操作。 工作原理上，CPU通过总线与内存交互，先从内存中取出指令，然后执行指令。在8086/8088中，BIU和EU可以并行工作，提高了系统效率。例如，BIU在取下一条指令的同时，EU可以处理当前指令，这样大大加快了指令的执行速度。 在存储器组织方面，8086/8088使用物理地址来定位内存单元，这些地址由20位地址线决定，形成00000H到FFFFFH的地址范围。此外，8086/8088的I/O组织则涉及到如何与外部设备进行通信，通过I/O端口进行数据传输。 这门课程详细介绍了8086/8088微处理器的基本架构，对于理解早期个人计算机系统的工作机制具有重要意义。这些知识不仅对计算机硬件设计者和开发者至关重要，也是所有计算机科学和技术专业学生的基础课程内容。通过学习，学生可以深入理解计算机硬件的底层运作，为后续的系统级编程和硬件设计打下坚实的基础。