CPU与系统总线
1)CPU构成
CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。
运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元(ALU)的基本功能为加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑操作,以及移位、求补等操作。计算机运行时,运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器;处理后的结果数据通常送回存储器,或暂时寄存在运算器中。
控制器是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。控制器从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中位置,对指令进行译码或测试,并产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作,指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。
寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据,由运算器完成指令所规定的运算及操作。
2)系统总线
CPU的系统总线包括控制总线,数据总线,地址总线。
数据总线用于传送数据信息。数据总线是双向总线,即它既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其他部件,也可以将其他部件的数据传送到CPU。
地址总线是专门用来传送地址的,由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口,所以地址总线总是单向的,这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小,比如8位微机的地址总线为16位,则其最大可寻址空间为216=64KB,16位微型机的地址总线为20位,其可寻址空间为220=1MB。一般来说,若地址总线为n位,则可寻址空间为2n字节。有的系统中,数据总线和地址总线是复用的,即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表示地址,而有的系统则是分开的。
控制总线用来传送控制信号。控制信号中,有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的,如读/写,中断响应信号等;也有是其他部件反馈给CPU的,比如:中断申请、复位、总线请求、设备就绪等。因此,控制总线的传送方向由具体控制信号而定,一般是双向的,控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。