如上節所述,微型計算機系統從其硬件結構而言是微型計算機配以相應的外圍設備而構成;而微型計算機則是以微處理器為基礎,配以輸入輸出(I/O)接口電路和相應的輔助電路而構成的計算機;至于微處理器則是微型化的中央處理器(CPU)。當然這是指原始意義上的微處理器,至于現代微處理器,也如上節所述已在一塊或封裝在一起的幾塊芯片中集中了更多的功能部件、如Intel 80486和Pentium系列微處理器。必需指出的是不論是微處理器,微型計算機還是微型計算機系統,它們都是采用總線結構框架連接各部分組件而構成一個整體的。
1.2.1 微處理器的典型結構
一個典型的也是原始意義上的微處理器的結構如圖l-l所示。
圖1-1 微處理器的典型結構
從圖1-1可見,微處理器主要由三部分組成,它們是:
1.運算器
包括算術邏輯部件(ALU),用來對數據進行算術、邏輯運算,運算結果的一些特征由標志寄存器存儲。
2.控制器
包括指令寄存器、指令譯碼器以及定時與控制電路。根據指令譯碼的結果,以一定的時序發出相應的控制信號,用來控制指令的執行。
3.寄存器陣列
包括一組通用寄存器組和專用寄存器。通用寄存器組用來寄存參與運算的數據,專用寄存器通常有指令指針IP(或程序計數器PC)和堆棧指針SP等。
在微處理器內部,這三部分之間的信息交換是采用總線結構來實現的,總線是各組件之間信息傳輸的公共通路,這里的總線稱為“內部總線”(或“片內總線”),對用戶而言無法直接控制內部總線的工作,因此內部總線是“透明”的。
1.2.2 微型計算機的基本結構
一個微型計算機的結構圖如圖1-2所示,它由微處理器、內存儲器和I/O接口電路組成,也是采用總線結構來實現相互之間的信息傳送。總線是微處理器、內存儲器和I/O接口之間相互交換信息的公共通路。總線由數據總線、地址總統和控制總線組成,數據總線是從微處理器向內存儲器、I/O接口傳送數據的通路;反之,它也是從內存儲器、I/O接口向微處理器傳送數據的通路,因為它可以在兩個方向上往返傳送數據,稱為雙向總線。地址總線是微處理器向內存儲器和I/O接口傳送地址信息的通路,它是單向總線,只能從微處理器向外傳送。控制總線是微處理器向內存儲器和I/O接口傳送的命令信號以及外界向微處理器傳送狀態信號等信息的通路。
圖1-2 微型計算機結構圖
這里的總線稱為“片總線”,是微機處理器的引腳信號,它是微機處理器同內存儲器、I/O接口電路之間的聯接紐帶。
1.2.3 用三類總線構成的微機系統
一個具有一定規模的微型計算機系統如圖1-3所示,在這一微機系統中,有三類總線把組成系統的各部件互連在一起,這三類總線是:
1.片總線:又稱元件級總線;
2.內總線(I-BUS):又稱“系統總線”、“微機總線”或“板級總線”;
3.外總線(E-BUS):又稱“通信總線”。
圖1-3 用三類總線構成的微機系統
三類總線的概念將在10.1節中詳述。
從上面的簡單介紹中可見,總線結構是構成微型計算機系統的主要框架。
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