微處理器的基本結(jié)構(gòu)
發(fā)布時間:2014/6/1 22:01:17 訪問次數(shù):2221
微處理器是微型計算機(jī)的核心。ACMD-7402-SR1雖然不同廠家、不同型號的微處理器的結(jié)構(gòu)、性能差異較大,但一些基本的部件是相似的。例如,微處理器包括運算器、控制器和一些寄存器,運算器主要包括ALU、累加器ACC、標(biāo)志寄存器FR、寄存器組等,而控制器主要包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、地址寄存器AR、控制信號發(fā)生器等。傳統(tǒng)微處理器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-3所示。
1.算術(shù)邏輯單元ALU
ALU是運算器的核心部件,它在控制器發(fā)出的控制信號的作用下,可執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算。執(zhí)行運算的操作數(shù)需提前放到累加器和數(shù)據(jù)寄存器中。算術(shù)運算一般包括加法、減法、加1、減l、比較等操作,也有的可以執(zhí)行乘法、除法運算。邏輯運算一般包括邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或、邏輯同或等。為配合以上運算,ALU還支持一些輔助操作,如移位操作等。
2.累加器A或ACC( Accumulator)
累加器的英文原意是積累、集聚的意思,翻譯成累加器有可能讓讀者理解為這是一種加法器。累加器實際上是一個寄存器,用于存儲送入ALU進(jìn)行運算的某一個操作數(shù)。例如,執(zhí)行加法運算時,其中一個加數(shù)送到累加器中,加法完成后的和最終也可送到累加器中。累加器是一個非常重要的寄存器,在很多指令中都會用到。
3.標(biāo)志寄存器FR(Flag Register)
計算機(jī)在運算過程中,可能產(chǎn)生很多標(biāo)志位信息。例如,在執(zhí)行加法或減法運算時,可能產(chǎn)生進(jìn)位或借位,如果是帶符號數(shù)的運算,還可能產(chǎn)生溢出位。另外,運算結(jié)果是負(fù)數(shù)或者是O,當(dāng)前奇偶校驗位是1還是0等,都是經(jīng)常出現(xiàn)的位信息。這些位信息對計算機(jī)的下一歲運算具有直接影響,因此有必要將它們單獨保存起來,標(biāo)志寄存器就是用于存放各種標(biāo)志位信息的,是所有型號的微處理器都具備的一個重要寄存器。
不同CPU所保存的標(biāo)志位各不相同,但有些標(biāo)志位是類似的,例如進(jìn)位標(biāo)志C、輔助進(jìn)位AC、溢出標(biāo)志OV、結(jié)果為零標(biāo)志Z、符號標(biāo)志S、奇偶標(biāo)志P等。
4.寄存器組
學(xué)習(xí)CPU,寄存器組是必須要理解并重視的重要部件。因為用戶在使用CPU時,一定會用到寄存器組。寄存器組分為兩類:通用寄存器組和專用寄存器組。所謂通用寄存器組,可理解為CPU內(nèi)部的較小容量的存儲器,這些存儲器用于暫時存放運算數(shù)或中間結(jié)果。由于通用寄存器在CPU內(nèi)部,所以速度很快,這對提高運算速度是有好處的。例如累加器ACC就是通用寄存器。
專用寄存器組是一些具有專門用途的寄存器的集合。例如標(biāo)志寄存器FR、堆棧指針寄存器SP、程序計數(shù)器PC等。
微處理器是微型計算機(jī)的核心。ACMD-7402-SR1雖然不同廠家、不同型號的微處理器的結(jié)構(gòu)、性能差異較大,但一些基本的部件是相似的。例如,微處理器包括運算器、控制器和一些寄存器,運算器主要包括ALU、累加器ACC、標(biāo)志寄存器FR、寄存器組等,而控制器主要包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、地址寄存器AR、控制信號發(fā)生器等。傳統(tǒng)微處理器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-3所示。
1.算術(shù)邏輯單元ALU
ALU是運算器的核心部件,它在控制器發(fā)出的控制信號的作用下,可執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算。執(zhí)行運算的操作數(shù)需提前放到累加器和數(shù)據(jù)寄存器中。算術(shù)運算一般包括加法、減法、加1、減l、比較等操作,也有的可以執(zhí)行乘法、除法運算。邏輯運算一般包括邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或、邏輯同或等。為配合以上運算,ALU還支持一些輔助操作,如移位操作等。
2.累加器A或ACC( Accumulator)
累加器的英文原意是積累、集聚的意思,翻譯成累加器有可能讓讀者理解為這是一種加法器。累加器實際上是一個寄存器,用于存儲送入ALU進(jìn)行運算的某一個操作數(shù)。例如,執(zhí)行加法運算時,其中一個加數(shù)送到累加器中,加法完成后的和最終也可送到累加器中。累加器是一個非常重要的寄存器,在很多指令中都會用到。
3.標(biāo)志寄存器FR(Flag Register)
計算機(jī)在運算過程中,可能產(chǎn)生很多標(biāo)志位信息。例如,在執(zhí)行加法或減法運算時,可能產(chǎn)生進(jìn)位或借位,如果是帶符號數(shù)的運算,還可能產(chǎn)生溢出位。另外,運算結(jié)果是負(fù)數(shù)或者是O,當(dāng)前奇偶校驗位是1還是0等,都是經(jīng)常出現(xiàn)的位信息。這些位信息對計算機(jī)的下一歲運算具有直接影響,因此有必要將它們單獨保存起來,標(biāo)志寄存器就是用于存放各種標(biāo)志位信息的,是所有型號的微處理器都具備的一個重要寄存器。
不同CPU所保存的標(biāo)志位各不相同,但有些標(biāo)志位是類似的,例如進(jìn)位標(biāo)志C、輔助進(jìn)位AC、溢出標(biāo)志OV、結(jié)果為零標(biāo)志Z、符號標(biāo)志S、奇偶標(biāo)志P等。
4.寄存器組
學(xué)習(xí)CPU,寄存器組是必須要理解并重視的重要部件。因為用戶在使用CPU時,一定會用到寄存器組。寄存器組分為兩類:通用寄存器組和專用寄存器組。所謂通用寄存器組,可理解為CPU內(nèi)部的較小容量的存儲器,這些存儲器用于暫時存放運算數(shù)或中間結(jié)果。由于通用寄存器在CPU內(nèi)部,所以速度很快,這對提高運算速度是有好處的。例如累加器ACC就是通用寄存器。
專用寄存器組是一些具有專門用途的寄存器的集合。例如標(biāo)志寄存器FR、堆棧指針寄存器SP、程序計數(shù)器PC等。
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