文档介绍：第一章计算机基础
二、指令系统
三、CPU执行过程
五、微型计算机系统
四、CPU的主要性能指标
外部设备
微处理器
(CPU)
存储器
输入/输出
接口电路
数据总线
控制总线
地址总线
(CPU)
程序计数器 PC
指令寄存器 IR
处理器状态字PSW
堆栈指示器 SP
指令译码器 ID
I/O
控制逻辑
工作寄存器
地址寄存器
数据寄存器
ALU
控制器
微处理器包括运算器、控制器、寄存器组三大部分,一般被集成在一个大规模集成芯片上,如8088、80x86等等,它是计算机的核心部件,具有计算、控制、数据传送、指令译码及执行等重要功能,它直接决定了计算机的主要性能.
• ALU ——运算器的核心部件是算逻单元ALU,所有的算术
运算, 逻辑运算和移位操作都是由ALU完成的.
•控制器—— CPU的指挥机关,完成指令的读入、寄存、译
码和执行。
程序计数器 PC——用于保存下一条要执行的指令的地址。
指令寄存器 IR ——保存从存储器中读入的当前要执行的指令。
指令译码器 ID ——对指令寄存器 IR中保存的指令进行译码分析。
堆栈指示器 SP ——对堆栈进行操作时提供地址。
处理器状态字PSW ——暂存处理器当前的状态。
•工作寄存器组——暂存寻址和计算过程的信息.
地址寄存器——地址寄存器用于操作数的寻址。
数据寄存器——数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。
• I/O控制逻辑——包括CPU中输入/输出操作有关的逻辑,
其作用是处理输入/输出的操作。
用于存放程序代码及有关数据.
地址译码器
地址
内容
00 01 02 03 04
FF
00单元
01单元
02单元
03单元
FF单元
11010011
10100010
00100110
10011101
:
:
11100001
AB
DB
控制
CB
存储器由若干存储单元、地址译码器及相应的控制电路组成。
存储单元:存储器由若干个单元组成,每个单元可存放 8 位二进制信息
(通常也用两位十六进制数表示)。
存储单元的地址:为区分不同的单元,对这些单元分别编了号,这些编
号即它们的地址。
存储器的读写操作:存储器中的不同存储单元,是由地址总线上送来的
地址,经过存储器中的地址译码器译码,选中该单
元,然后根据控制总线上的控制命令(或读或写),
进行相应的读写操作。
由于外部设备如键盘、显示器、软盘、硬盘、打印机等,在数据格式、运行速度等方面与 CPU 不匹配,故在连接时,需通过输入输出接口电路使外部设备与之相连。
总线是微型计算机中模块到模块之间传输信息的通道,是各种公共信息
线的集合,采用总线结构便于部件和设备的扩充。对微机而言,总线可以
分为以下四类:
CPU
片内总线
M
I/O
片间总线
I/O接口板
外部设备
内总线
外总线
片内总线——这种总线是微处理器的内总线,在微处理器内用来连接ALU、
CU和寄存器组等逻辑功能单元。这种总线没有具体标准,由
芯片生产厂家自己确定。
片间总线——微处理器、存储器芯片、I/O接口芯片等之间的连接总线。片
间总线通常包括数据总线、地址总线和控制总线。
内总线——内总线是微型计算机系统内连接各插件板的总线(系统总线)
内总线有不同的总线标准,如 S-100总线(IEEE-696标),
STD总线,IBM-PC总线,ISA总线、PCI总线标准等,采用
不同总线标准的功能板无法连接在一起。
外总线——用于微型计算机系统之间或者微型计算机与外部设备之间的
通信。外总线技术已经很成熟,各种应用要求皆有标准可遵
循。如并行总线IEEE-488标准,串行总线RS-232标准等。
IEEE1394,USE(通用串行总线)。
按总线传送信息的类别:
可以把总线分成控制总线、地址总线和数据总线。总线也包括电源线和地线。
地址总线:用于传送 CPU 要访问的存储单元的地址或 I/O
端口地址,地址总线的位数决定了 CPU 可以
直接寻址的地址范围。
控制总线:用来传送控制信号。
数据总线:用于 CPU 与存储器、 CPU 与外设之间传送信息。