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。