第三章CPU、指令系統、總線系統

一、填空題

1．指令由__________和__________兩部分組成。

2．指令中的__________指明完成操作所需要的操作數的地址。

3．根據地址碼部分所給出的地址的個數可將指令分為__________、__________、二地址指令、三地址指令等。

4．指令的尋址方式與操作數可存放的位置及存儲器的結構有關，操作數一般可存放在___________、__________、堆?；蛲鈬O備中。

5．微機系統中的指令常用的尋址方式有立即數尋址、_________、_________、間接尋址和變址尋址等幾種方式。 6．從功能上來分，指令一般可分為___________、算術運算指令、___________、程序控制指令又稱___________、輸入輸出指令及系統控制指令等。

7．中央處理器中，指令計數器產生和存放下一條被執行的指令地址，而_________存放當前正在執行的指令。(用中文表示)

8．微處理中時鐘每秒鐘內發出的時鐘脈沖數為__________。 9．單地址指令格式是由__________組成。

10．從功能來分，指令可分為 、 、邏輯運算指令、 和輸入輸出指令及系統控制指令。 二、選擇題

1．CPU中的指令譯碼器的縮寫為___________。 A)ID B)IR C)PC D)IP

2．___________的值可以指示程序執行的順序，它主要用來存放后繼指令地址；

A)ID B)IR C)PC D)IP

3．內存中的內容是由CPU根據指令中的___________來訪問的。 A)內存單元的長度 B)內存單元的地址 C)內存單元的名字 D)以上三者均可以 4．指令周期是指__________。 A)取出一條指令的時間 B)分析一條指令所花的時間 C)執行一條指令的時間 D)從取指令、分析指令到執行完指令所需的全部時間。

5．下列關于指令的長度與執行速度之間的關系中描術不正確的是 。 A)指令長度與指令執行時間無關 B)指令越長則執行時間越短

C)指令越長則指令執行時間也越長

D)指令系統中的指令長度是一定，故其所有指令的執行時間也相同 6．下列有關指令的描述正確的是___________。 A)指令是用戶發給計算機的工作命令

B)一條指令就是高級語言源程序中的一條語句

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上篇 計算機原理

C)指令是操作系統所發出的一個能讓硬件工作的命令 D)指令是計算機能直接識別和執行的命令 三、判斷題

1．CPU即可以進行運算，也負責對全機進行控制，包括從存儲器中取指令、分析指令和執行指令。

2．分析指令又稱指令譯碼，也就是確定指令的操作性質。 3．指令中必須包含對指令的尋址方式。 4．指令長度就是機器的字長。

5．指令的長度一般為字節的整數倍。

6．指令的長度越長，能提供的尋址空間也越大。

7．堆棧是主存中的一個區域或一組寄存器，其特點是先進先出。 8．不同機器其指令系統各不相同。

9．精簡指令系統計算機RISC也稱RISC技術，其實質是盡量簡化指令系統，盡量使用寄存器指令，指令操作盡量在一個周期內完成，指令格式盡量一致。 10．一條指令的執行過程分為取指過程和執行過程。

11．從存儲器讀出一個數據或將一個數據寫入存儲器的時間稱為指令周期。 12，指令長度越長則CPU從內存取指令所需要的時間也越短。

13．指令的尋址方式與操作數可存放的位置與存儲器的結構有關，若存放在CPU的內部寄存器中，則指令的執行時間比存放在外設中的時間要快。 14．外設與內存可以統一編址也可以獨立編址。 15．不同計算機的指令系統不一定不同。

第三節 總線系統

本節要求

? 掌握總線的概念

? 了解微機中常見的總線結構

知識精講

一、總線系統 1．總線

總線是一組信號線，就其功能而言是計算機各模塊之間進行信息傳輸的通道。 2．分類

按照數據傳送方式分 并行總線和串行總線

按總線所傳送的信息類型分 數據總線、地址總線、控制總線。

? 數據總線：是外部設備和總線主控設備之間進行數據傳送的數據通道，

數據總線是雙向并行傳送的。通常用D0~Dn表示數據位的序號，序號和數據的位權是一致的，Ｄ7的位權是7，如果D7=1，這位數的權值是27

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第三章CPU、指令系統、總線系統

即代表十進制數的128，N則代表數據總線的寬度，表示總線傳輸數據的能力，即一次訪問存儲器或外設能傳送的數據位數。

? 地址總線：是外部設備與主控設備之間傳送地址信息的通道，地址信息

是單向并行傳送的。通常用A0~An表示，地址總線的寬度，表明了該總線的尋址范圍。在微機中，能夠直接尋址的的地址單元數M是地址總線包含的地址線條數N成指數關系即M=2N。如PC/XT總線有16位地址線，則該總線構成的計算機系統所具有的尋址空間大小為216=64MB，又如PCI總線有32條地址線，則尋址能力達到232=4GB。有些計算機將I/O端口地址與內存地址統一編址，從中劃出一部分作為I/O端口地址，這些外設的I/O端口地址也由這些總線傳送。

? 控制總線：是專供各種控制信號使用的傳遞通道，總線操作各項功能都

是由控制總線完成的?？刂瓶偩€信號是總線信號中種類最多、變化最大、功能最強的信號，也是最能體現總線特色的信號。控制總線中每一條傳遞一種控制信號，故是單向傳送的。

按照總線的使用范圍和功能分 片內總線、片外總線、系統總線、通信總線。

? 片內總線：用來連接各功能單元的信息通路，它是ALU寄存器和控

制器之間的信息通路。

? 片外總線：指在電路板上連接各插件的公共通路，如主板的局部總

線。

? 系統總線：同一臺計算機系統中各部件之間的連接總線。

? 通信總線：系統與其他設備之間或系統之間的通信總線。這種總線

的數據傳送方式或以是并行的或串行的，數據傳送速率比系統總線低，如串行通信的 RS-232-C總線，用于硬盤接口的IDE、SCSI等。

二、 常見總線結構

1．單總線結構：一條系統總線將各個部件連接起來。

2．雙總線結構：在單總線結構的基礎上，又在CPU和主存之間專門架設了一組高速的存儲總線。在此種總線結構中，因CPU可通過存儲總線訪問主存，故減輕了系統總線的負擔，同時加大了信息傳送的吞吐量；另一方面在這種結構中，主存與外設之間可通過系統總線傳送信息，不必經過CPU，因此可提高CPU的工作效率。

2． 三總線結構：在雙總線結構的基礎上增加了I/O總線。在這種總線結

構中，I/O總線是外設與通道之間的數據傳送的公共通路，因為三總線結構中采用了通道或IOP(輸入/ 輸出處理機)，它減輕了CPU對數據的I/O控制，使整個系統的效率得到很大的提高。如圖1.4所示。

圖1.4 三總線結構

系統總線

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上篇 計算機原理

存儲總線 內存 IOP CPU I/O總線 I/O接口 I/O接口 三、 常見的總線 1．系統總線

S-100：并行總線，以8080為基礎設計的，16條數據線、16條地址線 STD：一種可靠的工業標準微機總線。

Multi Bus：是一種支持并行多處理能力的計算機系統總線，適合多任務的分布式處理或多機備份，它也是多種總線的集合，即由系統總線、局部總線等組成，它既支持8位數據總線也支持16位數據總線。 2．局部總線

表１.1 常用局部總線性能比較 種類 特點 數據總線寬度 時鐘頻率 16位 高速、高效 VESA 133Mbps 32位 支持高速視頻控制器和LAN卡 6４位 支持多個外部設備 32位 PCI 與CPU的時鐘頻率同步 132Ｍbps~246Mbps 64位 與ISA、EISA、VESA總線兼容 支持多處理器結構 EISA 33Mbps 32位 I/O擴展能力和負載能力強 3．通信總線 SCSI：(Small Computer System Interface)，是一個小型計算機系統通用接

口，既支持多任務處理、又支持同步數據和異步數據傳輸。它用于計算機與磁帶機、軟/ 硬盤、CD-ROM、可重寫光盤等外部設備的連接。

IDE：是一種硬盤接口標準，這種接口只支持硬盤驅動器。

例題分析

選擇題

1．下列4項敘述中，正確的一條是 。

A)假若CPU向外輸出20位地址，則它能直接訪問的存儲空間可達1MB B)PC機在使用過程中突然斷電，SRAM中存儲的內容一定會丟失； C)PC機在使用過程中突然斷電，DRAM中存儲的內容一定會丟失； D)外存儲器中的信息可以直接被CPU處理。

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總結

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