電子科學與技術導論論文-胡可威(編輯修改稿)
2024-12-13 18:16 本頁面
【文章內容簡介】 理器 。這些 電路 執(zhí)行控制部件和 算術 邏輯部件的功能。微處理器與傳統(tǒng)的 中央處理器 相比，具有體積小、重量輕 6 和容易模塊化等優(yōu)點。微處理器的基本組成部分有： 寄存器 堆、 運算器 、時序控制 電路 ，以及數(shù)據(jù)和 地址總線 。微處理器能完成取 指令 、執(zhí)行指令，以及與外界 存儲器 和邏輯部件交換信息等操作，是 微型計算機 的運算控制部分。它可與 存儲器 和外圍 電路 芯片組成微型計算機 。 自從人類 1947 年發(fā)明晶體管以來， 50 多年間半導體技術經歷了硅晶體管、集成 電路 、超大規(guī)模集成電路、甚大規(guī)模集成電路等幾代，發(fā)展速度之快是其他產業(yè)所沒有的。半導體技術對整個社會產生了廣泛的影響，因此被稱為“產業(yè)的種子”。 中央處理器 是指計算機內部對數(shù)據(jù)進行處理并 對處理過程進行控制的部件，伴隨著大規(guī)模集成 電路 技術的迅速發(fā)展，芯片集成密度越來越高， CPU 可以集成在一個 半導體芯片 上，這種具有中央處理器功能的大規(guī)模集成電路器件，被統(tǒng)稱為“微處理器”。需要注意的是：微處理器本身并不等于微型計算機，僅僅是微型計算 機的中央處理器。 內部結構 16 位微處理器（圖中為 8086 微處理器）可分成兩個部分，一部分是執(zhí)行部件 (EU)，即執(zhí)行 指令 的部分；另一部分是 總線接口部件 (BIU),與 8086 總線聯(lián)系，執(zhí)行從 存儲器取指令的操作。微處理器分成 EU 和 BIU 后 ,可使取 指令 和執(zhí)行指令的操作重疊進行。EU 部分有一個 寄存器 堆，由 8 個 16 位的寄存器組成 ,可用以存放數(shù)據(jù)、 變址 和 堆棧指針 、算術 運算 邏輯單元 (ALU)執(zhí)行算術運算和邏輯操作， 標志寄存器 寄存這些操作結果的條件。執(zhí)行部件中的這些部件是通過 數(shù)據(jù)總線 傳送數(shù)據(jù)的。 總線接口部件 也有一個 寄存器 堆，其中 CS、 DS、 SS 和 ES 是 存儲空間 分段的分段寄存器。 IP 是 指令 指針。內部通信 寄存器 也是暫時存放數(shù)據(jù)的寄存器。 指令 隊列是把預先取來的 指令流 存放起來 ?？偩€接口部件還有一個地址 加法器 ，把分段 寄存器 值和偏置值相加，取得 20 位的物理地址。數(shù)據(jù)和地址通過 總線 控制邏輯與外面的 8086 系統(tǒng)總線 相聯(lián)系。 CPU 從最初發(fā)展至今已經有二十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長，CPU 可以分為： 4 位微處理器、 8 位微處理器、 16 位微處理器、 32 位微處理器以及最新的 64 位 微處理器 ，可以說個人電腦的發(fā)展是隨著 CPU 的發(fā)展而前進的。微 機是指以大規(guī)模、超大規(guī)模集成 電路 為主要部件，以集成了計算機主要部件 —— 控制器和運算器的微處理器 MP（ Micro Processor）為核心，所構造出的計算機。 微處理器由 算術邏輯單元 （ ALU， Arithmetic Logical Unit）； 累加器 和 通用寄存器組； 程序計數(shù)器 （也叫 指令 指標器）；時序和控制邏輯部件；數(shù)據(jù)與 地址鎖存器 /緩沖器； 內部總線 組成。其中 運算器 和控制器是其主要組成部分。 7 算術邏輯單元 ALU 主要完成算術運算（ +，－、247。、比較）和各種輯運算（與、或、非、異或、移位）等操作。 ALU 是組合 電路 ，本身無寄存 操作數(shù) 的功能，因而必須有保存操作數(shù)的兩個 寄存器 ： 暫存器 TMP 和 累加器 AC，累加器既向 ALU 提供操作數(shù)，又接收 ALU 的運算結果。 寄存器 陣列實際上相當于微處理器內部的 RAM，它包括 通用寄存器 組和專用寄存器組兩部分，通用寄存器（ A， B， C， D）用來存放參加運算的數(shù)據(jù)、中間結果或地址。它們一般均可作為兩個 8 位的 寄存器 來使用。處理器內部有了這些 寄存器 之后，就可避免頻繁地訪問 存儲器 ，可縮短 指令長度 和 指令 執(zhí)行時間，提高機器的運行速度，也給編程帶來方便。專用 寄存器 包括 程序計數(shù)器 PC、堆棧指示器 SP 和 標志寄存器 FR，它們的作用是固定的，用來存放地址或地址基值。其中： A） 程序計數(shù)器 PC 用來存放下一條要執(zhí)行的 指令 地址，因 而它控制著程序的執(zhí)行順序。在 順序執(zhí)行 指令的條件下，每取出指令的一個字節(jié)， PC 的內容自動加 1。當程序發(fā)生轉移時，就必須把新的 指令 地址（目標地址）裝入 PC，這通常由轉移指令來實現(xiàn)。 B）堆棧指示器 SP 用來存放棧頂?shù)刂贰?堆棧 是 存儲器 中的一個特定區(qū)域。它按“后進先出”方式工作，當新的數(shù)據(jù)壓入 堆棧 時，棧中原存信息不變，只改變棧頂位置，當數(shù)據(jù)從棧彈出時，彈出的是棧頂位 置的數(shù)據(jù)，彈出后自動調正棧頂位置。也就是說，數(shù)據(jù)在進行壓棧、 出棧 操作時，總是在棧頂進行。 堆棧 一旦初始化（即確定了棧底在內存中的位置）后， SP 的內容（即棧頂位置）使由 CPU 自動管理。 C） 標志寄存器 也稱 程序狀態(tài)字 （ PSW） 寄存器 ，用來存放 算術 、邏輯運算 指令 執(zhí)行后的結果特征，如結果為 0 時，產生進位或溢出標志等。 D)定時與控制邏輯是微處理器的核心控制部件，負責對整個計算機進行控制、包括從 存儲器 中取 指令 ，分析指令（即指令譯碼）確定指令操作和 操作數(shù) 地址，取操作數(shù)，執(zhí)行指令規(guī)定的操作，送運算結果到存儲器或 I/O 端口等。它還向微機的其它各部件發(fā)出相應的 控制信號 ，使 CPU 內、外各部件間 協(xié)調工作。 內部
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