在微型計算機中，運算器和控制器合稱為什麼？

在微型計算機中，運算器和控制器合稱為「微處理器」。微處理器由一片或少數幾片大規模積體電路組成的中央處理器；一般而言，微處理器晶片上整合有控制器、運算器、暫存器以及連接它們的內部匯流排等零件。

在微型電腦中，運算器和控制器合稱為「微處理器」。

微處理器由一片或少數幾片大規模積體電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。

一般而言，微處理器晶片上整合有控制器、運算器、暫存器以及連接它們的內部匯流排等元件。

微處理器能完成取指令、執行指令，以及與外界記憶體和邏輯元件交換資訊等操作，是微型計算機的運算控制部分。它可與記憶體和外圍電路晶片組成微型電腦。

組成

微處理器由算術邏輯單元（ALU，Arithmetic Logical Unit）；累加器和通用暫存器群組；程式計數器（也叫指令指標器）；時序和控制邏輯部件；資料與位址鎖存器/緩衝器；內部匯流排組成。其中運算器和控制器是其主要組成部分。

算術邏輯單元

算術邏輯單元ALU主要完成算術運算（ ，－、×、÷、比較）和各種邏輯運算（與、或、非、異或、移位）等操作。 ALU是組合電路，本身無寄存操作數的功能，因而必須有保存操作數的兩個暫存器：暫存器TMP和累加器AC，累加器既向ALU提供操作數，又接收ALU的運算結果。

暫存器陣列其實相當於微處理器內部的RAM，它包括通用暫存器組和專用暫存器組兩部分，通用暫存器（A，B，C，D）用來存放參加運算的資料、中間結果或地址。它們一般均可作為兩個8位的暫存器來使用。處理器內部有了這些暫存器之後，就可避免頻繁地存取記憶體，可縮短指令長度和指令執行時間，提高機器的運作速度，也為程式設計帶來方便。專用暫存器包括程式計數器PC、堆疊指示器SP和標誌暫存器FR，它們的功能是固定的，用來存放位址或位址基值。其中：

A）程式計數器PC用來存放下一條要執行的指令位址，因而它控製程式的執行順序。在順序執行指令的條件下，每取出指令的一個位元組，PC的內容自動加1。當程式發生轉移時，就必須把新的指令位址（目標位址）裝入PC，這通常會由轉移指令來實現。

B）堆疊指示器SP用來存放棧頂位址。堆疊是記憶體中的一個特定區域。它以「後進先出」方式運作，當新的資料壓入堆疊時，棧中原存資訊不變，只改變棧頂位置，當資料從堆疊彈出時，彈出的是棧頂位置的數據，彈出後自動調正棧頂位置。也就是說，資料在進行壓棧、出棧操作時，總是在棧頂進行。堆疊一旦初始化（即確定了棧底在記憶體中的位置）後，SP的內容（即棧頂位置）使由CPU自動管理。

C）標誌暫存器也稱為程式狀態字（PSW）暫存器，用來存放算術、邏輯運算指令執行後的結果特徵，如結果為0時，產生進位或溢位標誌等。

定時與控制邏輯是微處理器的核心控制部件，負責對整台電腦進行控制、包括從記憶體取指令，分析指令（即指令譯碼）決定指令操作與操作數位址，取操作數，執行指令規定的操作，送運算結果到記憶體或I/O埠等。它也向微電腦的其它各部件發出相應的控制訊號，使CPU內、外各部件間協調工作。

內部匯流排用來連接微處理器的各功能元件並傳送微處理器內部的資料和控制訊號。

必須指出，微處理器本身並不能單獨構成一個獨立的工作系統，也不能獨立地執行程序，必須配上存 儲器、輸入輸出設備構成一個完整的微型計算機後才能獨立工作。

記憶體

微型電腦的記憶體用來存放目前正在使用的或經常使用的程式和資料。記憶體依讀取、寫入方式分為隨機記憶體RAM（Random Access Memory）和唯讀記憶體ROM（Read only Memory）。 RAM也稱為讀/寫記憶體，工作過程中CPU可根據需要隨時對其內容進行讀取或寫入操作。 RAM是易失性記憶體，即其內容在斷電後會全部遺失，因而只能存放暫時性的程式和資料。 ROM的內容只能讀出不能寫入，斷電後其所存資訊仍保留不變，是非揮發性記憶體。所以ROM常用來存放永久件的程式和資料。如初始導引程式、監控程式、作業系統中的基本輸入、輸出管理程式BIOS等。

I/O介面

輸入/輸出介面電路是微型電腦的重要組成元件。他是微型電腦連接外部輸入、輸出設備及各種控制對象並與外界進行資訊交換的邏輯控制電路。由於週邊裝置的結構、工作速度、訊號形式和資料格式等各不相同，因此它們不能直接掛接到系統匯流排上，必須用輸入/輸出介面電路來做中間轉換，才能實現與CPU間的資訊交換。 I/O介面也稱為I/O轉接器，不同的周邊必須配備不同的I/O轉接器。 I/O介面電路是微電腦應用系統不可或缺的重要組成部分。任何一個微電腦應用系統的研發設計，其實主要是I/O介面的研發與設計。因此I/O介面技術是本課程討論的重要內容之一，我們將在第八章中詳細介紹。 

匯流排

匯流排是電腦系統中各元件之間傳送訊息的公共通道，是微型電腦的重要組成部分。它由若干條通訊線和起驅動，隔離作用的各種三態門元件組成。微型電腦在結構形式上總是採用匯流排結構，即構成微電腦的各功能元件（微處理器、記憶體、I/O介面電路等）之間透過匯流排相連接，這是微型電腦系統結構上的獨特之處。採用總線結構之後，使系統中各功能部件間的相互關係轉變為各部件面向總線的單一關係，一個部件（功能板/卡）只要符合總線標準，就可以連接到採用這種總線標準的系統中，從而使系統功能擴充或更新容易、結構簡單、可靠性大大提高。在微型計算機中，根據他們所處位置和應用場合，總線可分為以下四級，如圖1.4所示。

（1）晶片內匯流排：它位於微處理器晶片內部，故稱為晶片內部匯流排。用於微處理器內部ALU及各種暫存器等部件間的互連及訊息傳送（如圖1.3的內部匯流排就是片內匯流排）。由於受晶片面積及對外接腳數的限制，片內匯流排大多採用單匯流排結構，有利於晶片整合度及成品率的提高，若要求加快內部資料傳送速度，也可採用雙匯流排結構。

（2）片總線：片總線又稱為元件級（晶片級）匯流排或局部匯流排。微電腦主機板、單扳機以及其它一些插件板、卡（如各種I/O接口板/卡），它們本身就是一個完整的子系統，板/卡上包含有CPU，RAM，ROM，I/O接口等各種晶片，這些晶片間也是透過匯流排來連接的，因為這有利於簡化結構，減少連線，提高可靠性，方便資訊的傳送與控制。通常把各種板、卡上實現晶片間相互連接的匯流排稱為片總線或元件級匯流排。

相對於一台完整的微型計算機來說，各種板/卡只是一個子系統，是一個局部，故又把片總線稱為局部總線，而把用於連接微機各功能部件插卡的匯流排稱為系統匯流排。局部總線是一個重要的概念，我們將在第七章中討論。

（3）內部匯流排：內部匯流排又稱為系統匯流排或板級匯流排。因為此匯流排是用來連接微機各功能部件而構成一個完整微機系統的，如圖1.2所示，所以稱為系統匯流排。系統匯流排是微電腦系統中最重要的匯流排，人們平常所說的微電腦匯流排就是指系統匯流排，如PC匯流排、AT匯流排（ISA匯流排）、PCI匯流排等。系統匯流排是我們要討論的重點內容之一。

系統匯流排上傳送的資訊包括資料資訊、位址資訊、控制訊息，因此，系統匯流排包含三種不同功能的匯流排DB（Data Bus）、位址匯流排AB（Address Bus）和控制匯流排CB（Control Bus），如圖1.2所示。

資料匯流排DB用於傳送資料資訊。資料匯流排是雙向三態形式的匯流排，即他既可以把CPU的資料傳送到記憶體或I/O介面等其它零件，也可以將其它零件的資料傳送到CPU。資料匯流排的位數是微型計算機的重要指標，通常與微處理的字長一致。例如Intel 8086微處理器字長16位，其資料匯流排寬度也是16位。需要指出的是，數據的含義是廣義的，它可以是真正的數據，也可以指令代碼或狀態信息，有時甚至是一個控制信息，因此，在實際工作中，數據總線上傳送的並不一定僅僅是真正意義上的數據。

位址匯流排AB是專門用來傳送位址的，由於位址只能從CPU傳向外部記憶體或I/O端口，所以位址匯流排總是單向三態的，這與資料匯流排不同。位址匯流排的位元數決定了CPU可直接定址的記憶體空間大小，例如8位元微電腦的位址匯流排為16位，則其最大可尋址空間為2^16=64KB，16位元微電腦的位址匯流排為20位，其可尋址空間為2^20=1MB。一般來說，若位址匯流排為n位，則可尋址空間為2^n位元組。

控制匯流排CB用來傳送控制訊號和時序訊號。控制訊號中，有的是微處理器送到記憶體和I/O介面電路的，如讀/寫訊號，片選訊號、中斷回應訊號等；也有是其它元件回饋給CPU的，例如：中斷申請訊號、重設訊號、匯流排請求訊號、限備就緒訊號等。因此，控制匯流排的傳送方向由具體控制訊號而定，一般是雙向的，控制總線的位元數要根據系統的實際控制需求而定。實際上控制總線的具體情況主要取決於CPU。

（4）外匯流排：也稱為通訊匯流排。用於兩個系統之間的連接與通信，如兩台微機系統之間、微機系統與其他電子儀器或電子設備之間的通信。常用的通訊匯流排有IEEE-488總線，VXI匯流排和RS-232串列匯流排等。外匯流排不是微電腦系統本身固有的，只有在微型機應用系統中才有。

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