微型计算机原理全套配套课件第三版宋汉珍ppt 第3章80X86微处理器.ppt

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1、3.1运算器概述3.2控制器概述3.3微程序控制器概述3.4中央处理器的功能和组成3.58086的内部结构3.68086的引脚信号和工作模式3.78086的操作时序3.880386微处理器3.9Pentium微处理器2021/7/21第页掌握：加减运算的实现控制器的功能和基本组成微程序控制器的概念、原理2021/7/21第页运算器部件：是计算机加工处理数据的功能部件。对数据的加工处理包括：与、或、非、异或等。ALU是运算器中的核心部件。也是运算器内部传送数据的重要通路。运算器的核心功能：实现算术运算和逻辑运算算术逻辑单元ALU（Ari

2、thmetic-LogicalUnit）：加、减、乘、除等；数值数据的算术运算：逻辑数据的逻辑操作：2021/7/21第页运算器还暂存参加运算的数据和中间结果，选择参加运算的数据，所以运算器内包含一定数目的通用寄存器和多路选择器、译码电路等。运算器定点运算器浮点运算器定点运算器用硬件直接实现，是必备的运算器。浮点运算器又称为数学协处理器，主要用硬件完成，是可选件。现在的高档微机已经把定点运算器和浮点运算器集成在一个芯片中。2021/7/21第页控制器是整个计算机系统的指挥中心，协调并控制计算机的各个部件执行程序的指令序列。微处理器微处

3、理器将运算器与控制器集成在一个芯片上，通常称为中央处理单元（CPU—CentralProcessingUnit）。控制器组合逻辑控制器（又称硬布线逻辑控制器）微程序控制器2021/7/21第页3.1运算器概述运算器主要由算术逻辑运算单元ALU、锁存器、寄存器、内部总线和控制电路等构成。其核心部件是ALU。下面介绍运算器的基本结构和组成。3.1.1运算器的基本结构运算器三种结构形式单总线结构双总线结构三总线结构2021/7/21第页1．单总线结构单总线结构的运算器如所示AB通用寄存器状态标志寄存器内部数据总线ALU2021/7/21第页

4、在单总线结构的运算器中，所有部件都挂在同一总线上，各部件之间的数据传送都是通过同一总线进行。由于同一时刻只能有一个操作数放在总线上，各部件对总线是分时使用的。进行一次运算需三步完成第一步通过总线把第一个操作数送锁存器A；第二步将第二个操作数送入锁存器B；第三步将运算结果通过总线送入目的寄存器中。单总线结构的运算器结构简单，但速度较慢。2021/7/21第页2．双总线结构双总线结构的运算器如图所示锁存器通用寄存器状态标志寄存器内部数据总线1ALU内部数据总线2ALU2021/7/21第页在双总线结构的运算器中，用两组内部数据总线连接运算

5、器的所有部件。这种结构中，两个操作数可同时加到ALU的输入端，且可立刻得到运算结果。ALU的输出不能直接连到总线上，因为当形成操作结果时，两条总线都被输入数据占据着，所以必须在ALU输出端设置锁存器。进行一次运算需两步完成第一步把两个操作数分别通过总线1、总线2送ALU的输入端，并形成运算结果送锁存器。第二步把锁存器的运算结果通过任一总线送入目的寄存器中。双总线结构的运算器提高了运算速度。2021/7/21第页3．三总线结构三总线结构的运算器如图所示通用寄存器状态标志寄存器内部数据总线1内部数据总线2内部数据总线3总线旁路器ALU20

6、21/7/21第页在三单总线结构的运算器中，用三条总线连接运算器的所有部件。这种结构中，ALU的两个输入端，分别由总线1、总线2供给数据，而ALU的输出与总线3相连。进行一次运算只需一步就可完成把两个操作数分别通过总线1、总线2送ALU的输入端，并形成运算结果直接通过总线3送入目的寄存器中。图中设置了总线旁路器，如果有的数据要在总线间直接传送，可通过总线旁路器将总线2的数据直接传给总线3。三总线结构的运算器运算速度很快，但内部线路复杂。2021/7/21第页3.1.2运算器的组成以一个模型机的运算器为例，说明运算器的组成。该运算器由如

7、下几部分构成：1．算术/逻辑运算单元ALU由4片SN74181和SN74182构成。SN74181是4位并行加法器，SN74182是并行进位部件。可构成16位的ALU。2021/7/21第页2．锁存器锁存器A、B用来暂存来自通用寄存器、存储器或外部设备的数据。给ALU提供参加运算的数据。一旦数据进入锁存器，不管外部数据怎样变化，都不能改变锁存器的内容。ALU将依据锁存器A、B的数据进行处理。3．通用寄存器组该运算器设置了8个通用寄存器R0～R7。通用寄存器可供程序员访问，用来作为累加器、变址寄存器、操作数寄存器等来使用。2021/7/

8、21第页源寄存器用来存放源操作数。暂存寄存器用来暂存中间结果。4．移位器移位器用来将ALU的数据进行左移、右移、直传、半字交换等操作。供不同运算要求使用。状态寄存器用来存放在运算过程中得到的状态标志（如零标志、进位标志、