2.1.2 微处理器的基本工作原理
微处理器正是利用指令来实现对计算机运行的控制的。指令也是一组二进制数,它们不是用来计算的,而是专门用来控制计算机自动执行的。这些特殊的二进制数经过一种叫做指令译码器的特殊电路,就产生了各种各样的控制信号去控制计算机各部分协调工作。其工作过程原理如图2.1所示。首先将指令的地址放到地址总线上,把存储器相应地址中存放的指令从数据总线中取出,并经译码器对指令进行译码。地址总线为单向总线,从内存中读取地址的操作是通过数据总线来完成的。如果需要,则将指令所需操作数的地址和数据取出,这些地址和数据可以存在存储器中,也可以存在寄存器中。经控制器产生的控制信号控制计算机执行指令所规定的操作,在执行下一条指令之前要检查有无其他控制信号,如中断请求信号等,并作出响应,且提供表示状态信息的标志信号、控制信号和定时信号(这些信号供给整个系统使用)。
计算机在工作时总是先取出指令,然后对指令进行译码(也可称为分析指令),最后完成指令要求的操作。一条指令执行结束后再取下一条指令。重复上面的过程,从而达到自动执行的目的。这种方式称为顺序控制方式,在微型计算机和小型计算机中大多采用这种方式,而在大型计算机和中型计算机中则采用更复杂的控制方式。指令包含的两个基本部分是操作码和操作数。操作码指出要计算机进行何种操作,计算机根据操作码产生相应的操作控制信息;操作数用来指定参与此操作的数据或操作数的地址,存放操作结果的地址或下一条指令的地址等。操作数所给出的地址,可以是存储器的地址,也可以是运算器中寄存器的编号,还可以是外部设备的地址。
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