微型計算機的匯流排結構

2022-05-02 20:57:04 字數 2989 閱讀 9370

(1).引言

微型計算機是由具有不同功能的一組功能部件組成的,系統中各功能部件的型別和它們之間的相互連線關係稱為微型計算機的結構。

微型計算機大多採用匯流排結構,因為在微型計算機系統中,無論是各部件之間的資訊傳送,還是處理器內部資訊的傳送,都是通過匯流排進行的。

(2).什麼是匯流排

所謂匯流排,是連線多個功能部件或多個裝置的一組公共訊號線。

按在系統中的不同位置,匯流排可以分為內部匯流排和外部匯流排。內部

匯流排是cpu內部各功能部件和暫存器之間的連線;外部匯流排是連線

系統的匯流排,即連線cpu、儲存器和i/o介面的匯流排,又稱為系統

匯流排。微型計算機採用了匯流排結構後,系統中各功能部件之間的相互關係變為各個部件面向匯流排的單一關係。乙個部件只要符合匯流排標準,就可以連線到採用這種匯流排標準的系統中,使系統的功能可以很方便地得以發展,微型機中目前主要採用的外部匯流排標準有:

pc—匯流排,isa—匯流排,vesa—匯流排等。

(3).三匯流排結構

按所傳送資訊的不同型別,匯流排可以分為資料匯流排db(data bus)、位址匯流排ab(address bus)和控制匯流排cb(control bus)三種型別,通常稱微型計算機採用三匯流排結構。

①位址匯流排(address bus)

位址匯流排是微型計算機用來傳送位址資訊的訊號線。位址匯流排的位數決定了cpu可以直接定址的記憶體空間的大小。因為位址總是從cpu發出的,所以位址匯流排是單向的、三態匯流排。

單向指資訊只能沿乙個方向傳送,三態指除了輸出高、低電平狀態外,還可以處於高阻抗狀態(浮空狀態)。

②資料匯流排(data bus)

資料匯流排是cpu用來傳送資料資訊的訊號線(雙向、三態)。資料匯流排是雙向三態匯流排,即資料既可以從cpu送到其它部件,也可以從其它部件傳送給cpu,資料匯流排的位數和處理器的位數相對應。

③控制匯流排(control bus)

控制匯流排是用來傳送控制訊號的一組匯流排。這組訊號線比較複雜,由它來實現cpu對外部功能部件(包括儲存器和i/o介面)的控制及接收外部傳送給cpu的狀態訊號,不同的微處理器採用不同的控制訊號。

控制匯流排的訊號線,有的為單向,有的為雙向或三態,有的為非三態,取決於具體的訊號線。

4. 微處理器的內部結構與基本功能

(1)概述

微處理器的內部結構受大規模積體電路製造工藝的嚴格約束,表現為晶元的面積不能過大,晶元引腳的數量也不能過多。因此,通用微處理器的內部結構及其同外部電路的連線方式,都有比較嚴格的規定。微處理器外部一般採用上述三匯流排結構;內部則採用單匯流排即內部所有單元電路都掛在內部匯流排上,分時享用。

乙個典型的8位微處理器的結構如圖1-4所示,主要包括以下幾個重要部分:累加器,算術邏輯運算單元(alu),狀態標誌暫存器,暫存器陣列,指令暫存器,指令解碼器和定時及各種控制訊號的產生電路。

圖1-4 典型8位微處理器結構

(2) 累加器和算術邏輯運算部件

累加器和算術邏輯運算部件主要用來完成資料的算術和邏輯運算。alu有2個輸入端和2個輸出端,其中一端接至累加器,接收由累加器送來的乙個運算元;另一端通過資料匯流排接到暫存器陣列,以接收第二個運算元。參加運算的運算元在alu中進行規定的操作運算,運算結束後,一方面將結果送至累加器,同時將操作結果的特徵狀態送標誌暫存器。

累加器是乙個特殊的暫存器,它的字長和微處理器的字長相同,累加器具有輸入/輸出和移位功能,微處理器採用累加器結構可以簡化某些邏輯運算。由於所有運算的資料都要通過累加器,故累加器在微處理器中占有很重要的位置。

(3) 暫存器陣列

①通用暫存器組:可由使用者靈活支配,用來寄存參與運算的資料或位址資訊。

②位址暫存器:專門用來存放位址資訊的積存器。

③指令指標ip:它的作用是指明下一條指令在儲存器中的位址。每取乙個指令位元組,ip自動加1,如果程式需要轉移或分支,只要把轉移位址放入ip即可。

④變址暫存器si,di:變址暫存器的作用是用來存放要修改的位址,也可以用來暫存資料。

⑤堆疊指示器sp:用來指示ram中堆疊棧頂的位址。sp暫存器的內容隨著堆疊操作的進行,自動發生變化。

(4) 指令暫存器,指令解碼器和定時及各種控制訊號的產生電路

①指令暫存器(instruction register,ir)用來存放當前正在執行的指令**;

②指令解碼器id(instruction delocler)用來對指令**進行分析、解碼,根據指令解碼的結果,輸出相應的控制訊號;

③時序邏輯產生出各種操作電位、不同節拍的訊號、時序脈衝等執行此條命令所需的全部控制訊號。

(5) 內部匯流排和匯流排緩衝器

內部匯流排把cpu內各暫存器和alu連線起來,以實現各單元之間的資訊傳送。內部匯流排分為內部資料匯流排和位址匯流排,它們分別通過資料緩衝器和位址緩衝器與晶元外的系統匯流排相連。緩衝器用來暫時存放資訊(資料或位址),它具有驅動放大能力。

二、 微機系統的工作過程

我們已經介紹了微型計算機的組成及系統結構,並且分析討論了作為微型

計算機核心部件的cpu的內部結構,在這一基礎上,討論微型計算機系統的工

作過程,是本課程的核心內容。

1.程式儲存及程式控制的基本概念

(1).計算機工作過程的實質

計算機之所以能在沒有人直接干預的情況下,自動地完成各種資訊處理

任務,是因為人們事先為它編制了各種工作程式,計算機的工作過程,就是執

行程式的過程。

(2).程式儲存

程式是由一條條指令組合而成的,而指令是以二進位制**的形式出現的,

把執行一項資訊處理任務的程式**,以位元組為單位,按順序存放在儲存器

的一段連續的儲存區域內,這就是程式儲存的概念。

(3).程式控制

計算機工作時,cpu中的控制器部分,按照程式指定的順序(由碼段暫存器cs及指令指標暫存器ip指引),到存放程式**的記憶體區域中去取指令**,在cpu中完成對**的分析,然後,由cpu的控制器部分依據對指令**的分析結果,適時地向各個部件發出完成該指令功能的所有控制訊號,這就是程式控制的概念,

(4).馮.諾依曼概念,程式儲存及程式控制的概念,是由美籍匈牙利人馮.諾依曼提出的,因此又稱為馮.諾依曼概念。

簡單地講,微型計算機系統的工作過程是取指令(**)→分析指令(解碼)→執行指令的不斷迴圈的過程。

微型計算機的匯流排結構

1 引言 微型計算機是由具有不同功能的一組功能部件組成的,系統中各功能部件的型別和它們之間的相互連線關係稱為微型計算機的結構。微型計算機大多採用匯流排結構,因為在微型計算機系統中,無論是各部件之間的資訊傳送,還是處理器內部資訊的傳送,都是通過匯流排進行的。2 什麼是匯流排 所謂匯流排,是連線多個功能...

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實驗一微型計算機結構認識

一 實驗目的 1 了解計算機組成原理。2 認識微型計算機的主要組成部件。二 實驗環境 atx主機板,機箱,軟碟機,硬碟,光碟機,cpu,記憶體條,電源,顯示卡,音效卡,網絡卡,鍵盤,滑鼠,顯示器等。三 實驗內容 步驟及要求 1 識別微型計算機的主要組成部件。主機板 cpu 軟碟機 硬碟 光碟機 記憶...