第三章CPU、指令系统、总线系统

一、填空题

1．指令由__________和__________两部分组成。

2．指令中的__________指明完成操作所需要的操作数的地址。

3．根据地址码部分所给出的地址的个数可将指令分为__________、__________、二地址指令、三地址指令等。

4．指令的寻址方式与操作数可存放的位置及存储器的结构有关，操作数一般可存放在___________、__________、堆栈或外围设备中。

5．微机系统中的指令常用的寻址方式有立即数寻址、_________、_________、间接寻址和变址寻址等几种方式。 6．从功能上来分，指令一般可分为___________、算术运算指令、___________、程序控制指令又称___________、输入输出指令及系统控制指令等。

7．中央处理器中，指令计数器产生和存放下一条被执行的指令地址，而_________存放当前正在执行的指令。(用中文表示)

8．微处理中时钟每秒钟内发出的时钟脉冲数为__________。 9．单地址指令格式是由__________组成。

10．从功能来分，指令可分为 、 、逻辑运算指令、 和输入输出指令及系统控制指令。 二、选择题

1．CPU中的指令译码器的缩写为___________。 A)ID B)IR C)PC D)IP

2．___________的值可以指示程序执行的顺序，它主要用来存放后继指令地址；

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

3．内存中的内容是由CPU根据指令中的___________来访问的。 A)内存单元的长度 B)内存单元的地址 C)内存单元的名字 D)以上三者均可以 4．指令周期是指__________。 A)取出一条指令的时间 B)分析一条指令所花的时间 C)执行一条指令的时间 D)从取指令、分析指令到执行完指令所需的全部时间。

5．下列关于指令的长度与执行速度之间的关系中描术不正确的是 。 A)指令长度与指令执行时间无关 B)指令越长则执行时间越短

C)指令越长则指令执行时间也越长

D)指令系统中的指令长度是一定，故其所有指令的执行时间也相同 6．下列有关指令的描述正确的是___________。 A)指令是用户发给计算机的工作命令

B)一条指令就是高级语言源程序中的一条语句

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上篇 计算机原理

C)指令是操作系统所发出的一个能让硬件工作的命令 D)指令是计算机能直接识别和执行的命令 三、判断题

1．CPU即可以进行运算，也负责对全机进行控制，包括从存储器中取指令、分析指令和执行指令。

2．分析指令又称指令译码，也就是确定指令的操作性质。 3．指令中必须包含对指令的寻址方式。 4．指令长度就是机器的字长。

5．指令的长度一般为字节的整数倍。

6．指令的长度越长，能提供的寻址空间也越大。

7．堆栈是主存中的一个区域或一组寄存器，其特点是先进先出。 8．不同机器其指令系统各不相同。

9．精简指令系统计算机RISC也称RISC技术，其实质是尽量简化指令系统，尽量使用寄存器指令，指令操作尽量在一个周期内完成，指令格式尽量一致。 10．一条指令的执行过程分为取指过程和执行过程。

11．从存储器读出一个数据或将一个数据写入存储器的时间称为指令周期。 12，指令长度越长则CPU从内存取指令所需要的时间也越短。

13．指令的寻址方式与操作数可存放的位置与存储器的结构有关，若存放在CPU的内部寄存器中，则指令的执行时间比存放在外设中的时间要快。 14．外设与内存可以统一编址也可以独立编址。 15．不同计算机的指令系统不一定不同。

第三节 总线系统

本节要求

? 掌握总线的概念

? 了解微机中常见的总线结构

知识精讲

一、总线系统 1．总线

总线是一组信号线，就其功能而言是计算机各模块之间进行信息传输的通道。 2．分类

按照数据传送方式分 并行总线和串行总线

按总线所传送的信息类型分 数据总线、地址总线、控制总线。

? 数据总线：是外部设备和总线主控设备之间进行数据传送的数据通道，

数据总线是双向并行传送的。通常用D0~Dn表示数据位的序号，序号和数据的位权是一致的，Ｄ7的位权是7，如果D7=1，这位数的权值是27

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第三章CPU、指令系统、总线系统

即代表十进制数的128，N则代表数据总线的宽度，表示总线传输数据的能力，即一次访问存储器或外设能传送的数据位数。

? 地址总线：是外部设备与主控设备之间传送地址信息的通道，地址信息

是单向并行传送的。通常用A0~An表示，地址总线的宽度，表明了该总线的寻址范围。在微机中，能够直接寻址的的地址单元数M是地址总线包含的地址线条数N成指数关系即M=2N。如PC/XT总线有16位地址线，则该总线构成的计算机系统所具有的寻址空间大小为216=64MB，又如PCI总线有32条地址线，则寻址能力达到232=4GB。有些计算机将I/O端口地址与内存地址统一编址，从中划出一部分作为I/O端口地址，这些外设的I/O端口地址也由这些总线传送。

? 控制总线：是专供各种控制信号使用的传递通道，总线操作各项功能都

是由控制总线完成的。控制总线信号是总线信号中种类最多、变化最大、功能最强的信号，也是最能体现总线特色的信号。控制总线中每一条传递一种控制信号，故是单向传送的。

按照总线的使用范围和功能分 片内总线、片外总线、系统总线、通信总线。

? 片内总线：用来连接各功能单元的信息通路，它是ALU寄存器和控

制器之间的信息通路。

? 片外总线：指在电路板上连接各插件的公共通路，如主板的局部总

线。

? 系统总线：同一台计算机系统中各部件之间的连接总线。

? 通信总线：系统与其他设备之间或系统之间的通信总线。这种总线

的数据传送方式或以是并行的或串行的，数据传送速率比系统总线低，如串行通信的 RS-232-C总线，用于硬盘接口的IDE、SCSI等。

二、 常见总线结构

1．单总线结构：一条系统总线将各个部件连接起来。

2．双总线结构：在单总线结构的基础上，又在CPU和主存之间专门架设了一组高速的存储总线。在此种总线结构中，因CPU可通过存储总线访问主存，故减轻了系统总线的负担，同时加大了信息传送的吞吐量；另一方面在这种结构中，主存与外设之间可通过系统总线传送信息，不必经过CPU，因此可提高CPU的工作效率。

2． 三总线结构：在双总线结构的基础上增加了I/O总线。在这种总线结

构中，I/O总线是外设与通道之间的数据传送的公共通路，因为三总线结构中采用了通道或IOP(输入/ 输出处理机)，它减轻了CPU对数据的I/O控制，使整个系统的效率得到很大的提高。如图1.4所示。

图1.4 三总线结构

系统总线

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上篇 计算机原理

存储总线 内存 IOP CPU I/O总线 I/O接口 I/O接口 三、 常见的总线 1．系统总线

S-100：并行总线，以8080为基础设计的，16条数据线、16条地址线 STD：一种可靠的工业标准微机总线。

Multi Bus：是一种支持并行多处理能力的计算机系统总线，适合多任务的分布式处理或多机备份，它也是多种总线的集合，即由系统总线、局部总线等组成，它既支持8位数据总线也支持16位数据总线。 2．局部总线

表１.1 常用局部总线性能比较 种类 特点 数据总线宽度 时钟频率 16位 高速、高效 VESA 133Mbps 32位 支持高速视频控制器和LAN卡 6４位 支持多个外部设备 32位 PCI 与CPU的时钟频率同步 132Ｍbps~246Mbps 64位 与ISA、EISA、VESA总线兼容 支持多处理器结构 EISA 33Mbps 32位 I/O扩展能力和负载能力强 3．通信总线 SCSI：(Small Computer System Interface)，是一个小型计算机系统通用接

口，既支持多任务处理、又支持同步数据和异步数据传输。它用于计算机与磁带机、软/ 硬盘、CD-ROM、可重写光盘等外部设备的连接。

IDE：是一种硬盘接口标准，这种接口只支持硬盘驱动器。

例题分析

选择题

1．下列4项叙述中，正确的一条是 。

A)假若CPU向外输出20位地址，则它能直接访问的存储空间可达1MB B)PC机在使用过程中突然断电，SRAM中存储的内容一定会丢失； C)PC机在使用过程中突然断电，DRAM中存储的内容一定会丢失； D)外存储器中的信息可以直接被CPU处理。

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