《計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用》課件-3.1微處理器的功能

微機(jī)原理及應(yīng)用第三章認(rèn)識(shí)微處理器第一講微處理器的功能下面我們來(lái)學(xué)習(xí)微處理器的功能微處理器的功能微處理器就是我們說(shuō)的中央處理單元CPU，在這一章我們要學(xué)習(xí)CPU的引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)中央處理單元CPUCPU的引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心中央處理單元CPU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心它可以根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)各種相應(yīng)的運(yùn)算，并且能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暫存，CPU還能夠與存儲(chǔ)器以及接口通信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算實(shí)現(xiàn)暫存數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)器和接口的信息通信大家看這里描述的信息說(shuō)的其實(shí)是CPU內(nèi)部和外部?jī)蓚€(gè)方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心根據(jù)指令實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算實(shí)現(xiàn)暫存數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)器和接口的信息通信內(nèi)部外部在CPU內(nèi)部有運(yùn)算器和控制器，所以它可以進(jìn)行運(yùn)算和一些控制，但是CPU只在自己內(nèi)部處理還不行，它要去控制其他設(shè)備與它協(xié)同工作，所以CPU還要與其他的外圍的設(shè)備進(jìn)行一個(gè)數(shù)據(jù)的溝通，內(nèi)部外部運(yùn)算器控制器控制其他設(shè)備與其協(xié)同工作與其他外圍設(shè)備溝通數(shù)據(jù)這些外部設(shè)備就比如存儲(chǔ)器或接口內(nèi)部外部運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器接口CPU的內(nèi)部主要由運(yùn)算器，控制器和內(nèi)部寄存器組構(gòu)成，這是它的硬件方面，CPU的內(nèi)部主要由運(yùn)算器，控制器和內(nèi)部寄存器組構(gòu)成，這是它的硬件方面，運(yùn)算器控制器內(nèi)部寄存器組硬件方面在軟件方面，每一種CPU都會(huì)有自己的指令級(jí)，那么8088、8086使用的指令集基本相同，所以我們不加區(qū)分。關(guān)于指令集我們會(huì)在后面的章節(jié)中給大家介紹指令級(jí)軟件方面8088、8086指令集基本相同不加區(qū)分運(yùn)算器控制器內(nèi)部寄存器組硬件方面在進(jìn)一步展開(kāi)討論cpu之前，我們還是簡(jiǎn)單回顧一下CPU的三大硬件結(jié)構(gòu)，算術(shù)邏輯單元（ALU）1控制器2寄存器3首先是ALU，它是算術(shù)邏輯單元，也稱(chēng)運(yùn)算器，算術(shù)邏輯單元（ALU）1控制器2寄存器3算術(shù)邏輯單元運(yùn)算器它是算術(shù)邏輯單元，也稱(chēng)運(yùn)算器，它是以加法器為基礎(chǔ)，配合其他的邏輯電路可以完成加減乘除的基本運(yùn)算，并且基于這些基本運(yùn)算完成一些更復(fù)雜的運(yùn)算以及各種邏輯運(yùn)算，更高級(jí)的ALU還可以完成浮點(diǎn)運(yùn)算，以加法器為基配合其它邏輯電路完成加、減、乘、除和其他各種邏輯運(yùn)算ALU能完成浮點(diǎn)運(yùn)算關(guān)于這一點(diǎn)我們展示過(guò)奔騰系列CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，我們已經(jīng)看到了其中進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算的部分奔騰關(guān)于這一點(diǎn)我們展示過(guò)奔騰系列CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，我們已經(jīng)看到了其中進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算的部分奔騰下面一個(gè)是控制器，控制器2寄存器3算術(shù)邏輯單元（ALU）1指令寄存器IR存放從存儲(chǔ)器取出的、將要執(zhí)行的指令(實(shí)為其操作碼)控制器又包括三大部分，一個(gè)是指令寄存器，它是用來(lái)存放從存儲(chǔ)器中取出的將要執(zhí)行的指令然后是指令譯碼器，指令譯碼器是對(duì)指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼，然后確定這個(gè)指令應(yīng)該執(zhí)行什么樣的操作指令譯碼器ID對(duì)指令寄存器IR中的指令進(jìn)行譯碼，以確定該指令應(yīng)執(zhí)行什么操作最后一個(gè)是可編程邏輯陣列PLA，也稱(chēng)為定時(shí)與控制電路，它會(huì)產(chǎn)生取指令和執(zhí)行指令所需要的各種微操作的控制信號(hào)。由于每一條指令要執(zhí)行的具體操作是不同的，所以每條指令會(huì)對(duì)應(yīng)控制信號(hào)的某一種組合，PLA就告訴我們的執(zhí)行這條指令究竟要執(zhí)行哪些操作可編程邏輯陣列PLA產(chǎn)生取指令和執(zhí)行指令所需的各種微操作控制信號(hào)。每條指令將對(duì)應(yīng)控制信號(hào)的某一種組合,以確定相應(yīng)的操作序列。定時(shí)與控制電路這是控制器的一個(gè)完整工作流程，我們有了指令以后，首先要把它取到這個(gè)指令寄存器中，然后再交給指令譯碼器，指令譯碼完畢以后就發(fā)送給可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列分析出要執(zhí)行這條指令需要哪些具體的微操作。如果微操作還需要存儲(chǔ)器或接口參與，那么可編程邏輯陣列會(huì)發(fā)送控制信號(hào)到控制總線(xiàn)上，例如發(fā)送讀或?qū)懙男盘?hào)，讓存儲(chǔ)器或接口執(zhí)行讀或?qū)懙牟僮鳎噶罴拇嫫鱅R指令譯碼器ID指令代碼可編程邏輯陣列PLA這是控制器的一個(gè)完整工作流程，我們有了指令以后，首先要把它取到這個(gè)指令寄存器中，然后再交給指令譯碼器，指令譯碼完畢以后就發(fā)送給可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列分析出要執(zhí)行這條指令需要哪些具體的微操作。如果微操作還需要存儲(chǔ)器或接口參與，那么可編程邏輯陣列會(huì)發(fā)送控制信號(hào)到控制總線(xiàn)上，例如發(fā)送讀或?qū)懙男盘?hào)，讓存儲(chǔ)器或接口執(zhí)行讀或?qū)懙牟僮鳎僮骺刂菩盘?hào)指令寄存器IR指令譯碼器ID指令代碼控制總線(xiàn)CB可編程邏輯陣列PLAI/O接口RAMROM存儲(chǔ)器或接口控制器2寄存器3算術(shù)邏輯單元（ALU）1寄存器寄存器是CPU內(nèi)部的存儲(chǔ)單元CPU內(nèi)部的存儲(chǔ)單元由于寄存器是在CPU內(nèi)部的，所以CPU去讀寫(xiě)寄存器的速度是非常快的，相比于內(nèi)存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，內(nèi)存儲(chǔ)器它是在CPU外部的，所以CPU要讀寫(xiě)存儲(chǔ)器要經(jīng)過(guò)各種總線(xiàn)，所以呢這個(gè)速度會(huì)比較慢，比較耗時(shí)，CPU內(nèi)部寄存器速度快CPU外部?jī)?nèi)存儲(chǔ)器速度慢CPU訪(fǎng)問(wèn)寄存器更方便省時(shí)CPU內(nèi)部的寄存器分兩種，通用寄存器和專(zhuān)用寄存器，通用寄存器是由程序規(guī)定它的用途，專(zhuān)用寄存器是CPU在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)固定好的，比如說(shuō)堆棧指針寄存器和標(biāo)志寄存器