微机原理与接口技术学习笔记 微型计算机系统的

如上节所述，微型计算机系统从其硬件结构而言是微型计算机配以相应的外围设备而构成；而微型计算机则是以微处理器为基础，配以输入输出（I/O）接口电路和相应的辅助电路而构成的计算机；至于微处理器则是微型化的中央处理器（CPU）。当然这是指原始意义上的微处理器，至于现代微处理器，也如上节所述已在一块或封装在一起的几块芯片中集中了更多的功能部件、如Intel 80486和Pentium系列微处理器。必需指出的是不论是微处理器，微型计算机还是微型计算机系统，它们都是采用总线结构框架连接各部分组件而构成一个整体的。

    1.2.1 微处理器的典型结构

    一个典型的也是原始意义上的微处理器的结构如图l-l所示。

                                                              图1-1  微处理器的典型结构

从图1-1可见，微处理器主要由三部分组成，它们是：

    1.运算器

    包括算术逻辑部件（ALU），用来对数据进行算术、逻辑运算，运算结果的一些特征由标志寄存器存储。

    2.控制器

    包括指令寄存器、指令译码器以及定时与控制电路。根据指令译码的结果，以一定的时序发出相应的控制信号，用来控制指令的执行。

    3.寄存器阵列

    包括一组通用寄存器组和专用寄存器。通用寄存器组用来寄存参与运算的数据，专用寄存器通常有指令指针IP（或程序计数器PC）和堆栈指针SP等。

    在微处理器内部，这三部分之间的信息交换是采用总线结构来实现的，总线是各组件之间信息传输的公共通路，这里的总线称为“内部总线”（或“片内总线”），对用户而言无法直接控制内部总线的工作，因此内部总线是“透明”的。

    1.2.2 微型计算机的基本结构

    一个微型计算机的结构图如图1-2所示，它由微处理器、内存储器和I/O接口电路组成，也是采用总线结构来实现相互之间的信息传送。总线是微处理器、内存储器和I/O接口之间相互交换信息的公共通路。总线由数据总线、地址总统和控制总线组成，数据总线是从微处理器向内存储器、I／O接口传送数据的通路；反之，它也是从内存储器、I／O接口向微处理器传送数据的通路，因为它可以在两个方向上往返传送数据，称为双向总线。地址总线是微处理器向内存储器和I／O接口传送地址信息的通路，它是单向总线，只能从微处理器向外传送。控制总线是微处理器向内存储器和I／O接口传送的命令信号以及外界向微处理器传送状态信号等信息的通路。

图1-2   微型计算机结构图

              这里的总线称为“片总线”，是微机处理器的引脚信号，它是微机处理器同内存储器、I/O接口电路之间的联接纽带。   

1.2.3 用三类总线构成的微机系统

     一个具有一定规模的微型计算机系统如图1-3所示，在这一微机系统中，有三类总线把组成系统的各部件互连在一起，这三类总线是：

    1.片总线：又称元件级总线；

    2.内总线（I-BUS）：又称“系统总线”、“微机总线”或“板级总线”；

    3.外总线（E-BUS）：又称“通信总线”。

图1-3  用三类总线构成的微机系统

    三类总线的概念将在10.1节中详述。

    从上面的简单介绍中可见，总线结构是构成微型计算机系统的主要框架。