轮机自动化第二章 第二节 微型计算机的组成及其工作原理159

考点1 1．微型计算机的组成

微型计算机也是计算机。因此，它也包括组成计算机的五个基本单元，这就是存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。但是，在微型计算机中，常把运算器和控制器制作在一块芯片上，在结构上和逻辑上紧密地结合在一起，称为中央处理单元，或称微处理器，简称CPU（Central Processing Unit），把CPU 与存储器加在一起，称为微型计算机的主机。主机加外部设备才构成一台完整的微型计算机，其结构框图如图2-2-1所示。外部设备必须通过输入输出接口电路才能与微型计算机的主机进行信息传输。微处理器与存储器和接口电路之间用三组总线把它们连接在一起。这三组总线是：数据总线，地址总线和控制总线。

图2-2-1 微型计算机组成框图

微型计算机的主机是能使计算机正常运行的主体，而微处理器则是微型计算机的核心。对微型计算机的主机基本结构和工作过程作以简单地介绍。

（1）微处理器

微处理器CPU是微型计算机中具有运算和控制功能的核心部件。它不仅用于算术运算、逻辑运算，还能产生相应的控制信号，控制微机的各部件协调工作。

（2）存储器

存储器又称内存或主存，是微型计算机的存储和记忆部件。它用于存放程序和数据，所有程序和数据只有调入内存中才能被执行和使用。

（3）输入/输出接口

外部设备的种类繁多，结构及原理各异，与CPU的工作电压和速度也不匹配，故微处理器与外部设备之间的连接和信息交换不能直接进行，而必须通过输入/输出接口（I/O接口）作为它们之间的桥梁。

（4）数据总线

数据总线用于传送数据信息。其位数由微处理器的字长确定，在字长较长的微机中，为了表示方便，把8位二进制数定义为一个字节。对8位微机来说，数据总线有8根，即字长为8位D7～D0。由于，数据在微处理器与存储器和I/O接口之间的传送是双向的，故数据总线为双向总线。

（5）地址总线

地址总线用于传送CPU发出的地址信息。微处理器与存储器或I/O接口之间传送数据时，必须通过地址总线发送地址号来选择需访问的内存单元或I/O接口。因地址总线只有CPU发送地址信息，所以地址总线是单向总线。

（6）控制总线

控制总线用于传送控制信号、时序信号和状态信息。有些线是微处理器CPU

传送至存储器或I/O接口的控制信号，如复位输出信号、中断响应信号、读信号、写信号等。有些线是I/O接口传送至CPU的信号，如准备就绪信号、中断请求信号、保持请求信号等，所以控制总线中每根线是单向的。不同类型的微型计算机，控制总线的根数也不同。

2．微型计算机的软件

一台微型计算机若只有上述的硬件，只是具备了解题的可能性。计算机真正能处理或运算某个问题，还必须要有软件相配合。软件包括系统软件和应用软件两大类。

系统软件主要是操作系统和系统实用程序。操作系统是一套复杂的系统程序，用于管理计算机的硬件与软件资源、进行任务调度、提供文件管理系统、人机接口等。系统实用程序包括各种高级语言的翻译/编译程序、汇编程序、数据库系统、文本编辑程序、诊断和调试程序，以及系统工具程序等。

软件是指用户为解决各种实际问题（如数学计算、检测与实时控制等）而编写的程序，也就是各种操作步骤。

3．微处理器的组成及内部总线的信息流程

在微型计算机中，无论采用哪种微处理器CPU，其内部基本组成总是大同小异的，都是由运算器和控制器两部分组成。实际微处理器的结构和工作原理是非常复杂的，这里我们把实际微处理器的结构作适当的简化，其简化的微处理器如图2-2-2所示。

图2-2-2 简化的CPU结构

（1）运算器

运算器是在控制器控制下，对二进制数进行算术和逻辑运算的装置。运算器是由算术逻辑单元、累加器、标志寄存器、通用寄存器等部件组成。

（2）控制器

控制器是微处理器的指挥控制中心，对协调整个微型计算机有序工作极为重要。计算机程序和原始数据的输入、CPU内部对信息的处理、对处理结果的输出、外部设备与主机之间的信息交换等，都是在控制器控制下实现的。

B1.在微型计算机的CPU中，其控制器不包括（）。

A．地址寄存器AR和堆栈指示器SP

B．堆栈指示器SP和堆栈区

C．可编程序逻辑阵列PLA和时序部件

D．程序计数器PC和指令译码器ID

A2.在微型计算机中，属于微处理器的部件是（）。

A．算术、逻辑运算单元ALU

B．堆栈区

C．I/O接口

D．地址译码器

A3.在微型计算机中，不属于处理器的部件是（）。

A．存储器

B．程序计数器PC

C．累加器A

D．可编程序逻辑阵列

B4.在微型计算机中，不属于CPU的部件是（）。

A．通用寄存器H、L

B．地址译码器

C．时序部件

D．堆栈指示器

D5.微型计算机的微处理器包括（）。

A．存储器和I/O接口

B．地址译码器和存储器

C．可编程序逻辑阵列PLA和I/O接口

D．累加器A和标志寄存器F

B6.微型计算机的中央处理单元包括（）。

A．地址译码器和数据寄存器DR

B．堆栈指示器SP和程序计数器PC

C．程序计数器PC和I/O接口

D．程序计数器PC和地址译码器

A7.微型计算机的中央处理单元包括（）。

A．通用寄存器H、L和堆栈指示器

C．指令译码器和I/O接口

D．存储器和I/O接口

A8.微型计算机的CPU包括（）。

A．数据寄存器ID和指令寄存器IR

B．标志寄存器F和地址译码器

C．指令译码器ID和I/O接口

D．累加器和存储器

C9.在微机中，累加器的作用是（）。

A．提供指令地址

B．响应中断

C．寄存操作数和运算结果

D．提供读写指令

D10.在微型计算机中，微处理器包括（）。

A．运算器和存储器

B．控制器和存储器

C．堆栈区和I/O接口

D．累加器A和程序计数器PC

D11.在微型计算机中，不属于主机的部件是（）。A．存储器

B．地址译码器

C．控制器

D．I/O接口

A12.在微型计机的CPU中，其控制器不包括（）。A．累加器A和程序计数器PC

B．程序计数器PC和地址寄存器AR

C．地址寄存器AR和数据寄存器DR

D．数据寄存器DR和指令寄存器IR

C13.在微型计算机的微处理器中，其控制器包括（）。A．地址寄存器AR和地址译码器

B．地址译码器和数据寄存器

C．数据寄存器DR和指令寄存器IR

D．指令寄存器和I/O接口

B14.在微型计算机的CPU中，其控制器包括（）。A．累加器A和程序计数器PC

B．指令寄存器IR和地址寄存器AR

C．堆栈指示器SP和I/O接口