微型计算机基础理论

微处理器即CPU，是计算机系统的核心部件，控制和协调着整个计算机系统的工作。

评价CPU性能的指标有很多，包括工作频率、指令系统功能、内部缓存容量以及字长等。

字长指的是CPU在单位时间内（同一时间）能够一次处理的二进制数的位数，通常是CPU内部寄存器的位数及内部数据总线的位数。

我们通常所说的16位机、32位机其实表示的就是该计算机中微处理器可同时操作的二进制码的位数。

微处理器内部总体上由3部分组成：

运算器由算数逻辑单元、通用或专用寄存器组及内部总线3个部分组成，其核心功能是实现数据的算数运算和逻辑运算，因此运算器也称为算数逻辑运算单元。

算数逻辑单元内部包括负责加、减、乘、除运算的加法器以及实现与、或、非、异或等逻辑运算的逻辑运算功能部件。

CPU内部用于传送数据和指令的传送通道称为CPU内部总线。

运算器的结构根据其内部总线数量的不同分为3种：

控制器的作用就是控制程序的执行，他是整个系统的指挥中心。

计算机的工作过程就是连续执行指令的过程，指令在存储器中是连续存放的。

一般情况下，按照顺序一条条地取出并执行指令，只有在碰到转移类指令时才会改变顺序。

控制器要能根据指令所在的地址按顺序或在遇到转移指令时按照转移地址取出指令，分析指令（指令译码），传送必要的操作数，并在指令执行结束后存放运算结果。

指令的执行是在时钟信号的严格控制下进行的，一条指令的执行时间称为指令周期，不同指令的指令周期中所包含的机器周期数是不相同的，而一个机器周期中包含多少节拍（时钟周期）也不一定一样。

这些时序信号用于计算机的工作基准，他们由控制器产生，使系统按一定的时序关系进行工作。

操作控制是根据指令流程，确定在指令周期的各个节拍中要产生的微操作（一组微指令）控制信号，以有效地完成各条指令的操作过程。

除此之外，控制器还要具有对异常情况及某些外部请求的处理能力，如出现运算溢出、中断请求等

控制器内部主要由以下几个部分组成。

程序计数器用来存放下一条要执行指令在存储器中的地址。

在程序执行前，应将程序的首地址（程序中第一条指令的地址）置入程序计数器。

指令寄存器用于存放从存储器中取出的待执行的指令。

指令寄存器中待执行的指令须经过“翻译”才能明白要进行什么样的操作，即指令译码，这是指令译码器的主要功能。

时序控制部件产生计算机工作中所需的各种时序信号。

这部分是控制器的主体。

在计算机中，一条指令的功能是通过按一定顺序执行一系列基本操作来完成的。这些基本操作称为微操作，同时执行的一组微操作称为微指令。