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软件评测师考试考点分析与真題详解（最新版）

第1章计算机系统构成及硬件基础知识

1.1中央处理器

既有的计算机（包括单片机、个人计算机、超级计算机）基本都是冯?诺依曼构造，这种构造将计算机分解成运算器、控制器、存储器、输入/输出设备，不加区别地将指令和数据存储在存储器中，指令、数据、存储地址都以二进制数表达。计算机运行時，执行的是存储器中的指令。由程序计数器来控制指令的执行。

1.1.1中央处理器简介

中央处理器是计算机的控制、运算中心，它重要通过总线和其他设备进行联络。此外，在嵌入系统设计中，外部设备也常常直接接到中央处理器（CPU）的外部输入/输出（I/O）脚的中断脚上。

中央处理器的类型和品种异常丰富，多种中央处理器的性能也差异很大，有不一样的内部构造、不一样的指令系统。但由于它們都是基于冯?诺依曼构造，基本部分构成相似。

1．运算器

运算器的重要功能是在控制器的控制下完毕多种算术运算、逻辑运算和其他操作。一种计算过程需要用到加法器/累加器、数据寄存器或其他寄存器、状态寄存器等。

加法是加法运算器的基本功能，在大多数的中央处理器中，其他计算也是通过变换后使用的，一种位加法的逻辑图如图1-1所示。

其中：

?Xi、Yi是加数和被加数；

?Ci+1是低位进位；

?Ci是进位；

?Zi是和。

為完毕多位数据加法，可以通过增長电路和部件，简朴的加法器可以变成串行、并行加法器，超前进位加法器等。

运算器的位数，既运算器一次能对多少位的数据做加法，是衡量中央处理器的一种重要指标。

2．控制器

控制器是中央处理器的关键，它控制和协调整个计算机的动作。控制一般需要程序计数器、指令寄存器、指令译码器、定期与控制电路，以及脉冲源、中断等共同完毕，如图1-2所示。

中央处理器中各组件简介如下。

（1）指令寄存器（InstructionRegister，IR）：显然，中央处理器既将执行的操作码表寄存在这里。

（2）指令译码器（InstructionDecoder，ID）：将操作码解码，告诉中央处理器该做什么。

（3）定期与控制电路（ProgrammableLogicArray，PLA）：用来产生多种微操作控制信号。

（4）程序计数器（ProgramCounter，PC）：程序计数器中寄存的是下一条指令的

地址。由于多数状况下程序是次序执行的，因此程序计数器设计成能自动加1的装置。当出現转移指令時，就需重填程序计数器。程序计数器也許是下一条指令的绝对地址，也也許是相对地址，既地址偏移量。

（5）标志寄存器（FlagsRegister，FR）：这个寄存器一般记录运算器的重要状态或特性，经典的是与否溢出，成果為0，被0除等。这个寄存器的每一位表达一种特性。标志寄存器的经典应用是作為跳转指令的判断条件。

（6）堆栈和堆栈指针：堆栈可以是一组寄存器或在存储器内的特定区域。由于寄存器数量总是有限的，因此大多数系统采用了使用存储器的软件堆栈。堆栈顶部的指针称為堆栈指针。

3．寄存器组

上面提及的程序计数器、标志寄存器等為专用寄存器，它們有特定的功能和用途。

通用寄存器的功能由程序指令决定，最常見的应用是放置计算的中间成果，减少对存储器的访问次数。一般寄存器的宽度是和运算器的位数相一致的。

1.1.2時序产生器和控制方式

為了使得计算机各部件同步工作，计算机中均有一种脉冲源，一般是晶振。这个脉冲源产生主振脉冲，主振脉冲的時间间隔為主振周期，既時钟周期。中央处理器执行指令的時间（包括取址）為指令周期，由于指令也許有不一样的复杂度，因此每种指令的指令周期也許不一样。CPU周期也称為机器周期，一般是从内存中读一种指令的最短時间。CPU周期又由若干个時钟周期构成，如图1-3所示。

一般把CPU执行指令的各个微操作遵照的時间次序称為時序。時序图是形象表达信号线上信息变化的時间序列的图形。

组合逻辑控制和微过程控制是两种基本的控制方式。

1．组合逻辑控制

组合逻辑控制器是使用专用门的逻辑电路。它的实既有硬件接线控制和可编程逻辑阵列两种：硬件连线法最直接，可以用较少的组件实現最快的速度，不过假如要更改，只有重新设计；可编程逻辑阵列采用低成本大规模集成电路的方式。组合逻辑控制灵活性很差，在复杂指令系记录算机中难以处理不停增長的复杂指令，不过它使用电子组件少，在采用精简指令集的计算机中发挥了很大作用。

2．微过程控制

為提高控制的灵活性，許多中央处理器采用微过程控制的控制措施，先看几种概念。

（1）微程序：微程序对应一条机器指令，若干个微指令序列形成一段微程序。而微指令又可细分為若干微操作，控制内存是寄存微程序的地方。

（2）微操作：它是最基本的操作，可分為兼容性微操作和不兼容性微操作，两种微操作的区别在于该微操作与否能在一种CPU周期内并行执行。

（3）微指令格式：

操作控制