29、微处理器基础概念解析

微处理器基础概念解析

1. 微处理器概述

微处理器是一种紧凑的计算机。早期的微处理器比当时的典型小型计算机和大型计算机简单得多，但许多现代微处理器比那个时代的计算机更复杂、更强大。众多制造商提供了数十种不同的微处理器，它们在速度、功率、尺寸和能力方面各不相同。不过，无论复杂程度如何，所有微处理器的核心基本架构都是相同的。

2. 简单微处理器

2.1 算术逻辑单元（ALU）

微处理器的核心是算术逻辑单元（ALU）。ALU接收两个值并产生一个结果。结果可以是两个输入值的和、差、逻辑结果（将所有位进行与或运算）或其他操作。执行哪种功能由ALU的控制输入决定。

一个简单的ALU可以执行四种功能：加法、取反、逻辑与和逻辑或。以下是使用4位值的操作示例：
| 操作 | 示例 |
| ---- | ---- |
| 变量A | 1001 |
| 变量B | 1100 |
| A OR B | 1101 |
| A AND B | 1000 |
| A取反 | 0110 |
| B取反 | 0011 |

2.2 带有寄存器组的ALU

为了让ALU能获取数据，引入了两个各包含四个寄存器的寄存器组。每个寄存器的位数与ALU的输入和输出位数相同。现在ALU可以从每侧的四个寄存器中获取数据，例如将寄存器YO与寄存器Z3相加，或者对Y2和Z1进行与运算。每个寄存器组有两个控制输入，用于选择组内的任何寄存器。

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