[科普中国]-单处理系统

概念

单处理系统（uniprocessing system）是利用唯一的处理单元与其它外部设备结合起来，实现存储、计算、通信和输入输出等任务的系统。

中央处理器CPU是由控制器、运算器和寄存器组成。利用超大规模集成电路制成的芯片就称为微处理器。

把处理器和内存器ROM、RAM结合在一起，就是中央电子集合体CEC，处理器的任务是取出指令、解释指令并执行指令。为此，每个处理器都有自己的一套指令，如ADD、STORE和LOAD等，我们称它为指令集。

控制器的任务是负责从存储器中取出指令、确定指令的类型并对指令进行译码，而且控制整个计算机系统一步一步地完成各种操作。

运算器又称为算术逻辑单元（ALU）。它为计算机提供了计算与逻辑功能。控制器把数据送给ALU后，它就根据指令完成算术运算或逻辑判断。所谓算术运算，就是加、减、乘、除；所谓逻辑判断，通常是根据比较的结果进行选择。

寄存器则是处理器内部的存储单元。在控制器中的寄存器，用于保存程序运行中的状态、存储当前指令的信息以及将要执行下一条指令的地址等。在运算器中的寄存器，用于存储进行运算与比较的数据及其结果。当然，寄存器的容量非常有限，远远存放不下处理器运行某一程序所需的全部信息。这些信息就存储在RAM、ROM等内存中。

影响处理器性能与速度的一个重要因素就是寄存器的位数，即寄存器长度。从技术上说，计算机的字长就是指操作数寄存器的长度，后来才泛指进出处理器的数据长度。

工作原理指令的格式与种类每条指令通常由两部分组成，一是指令码，指明执行哪种操作，又称操作码；二是操作数，实际它告诉人们操作数存放的地址。在指令的地址部分，一般很少直接指定真实地址，而是使用由寄存器存放的地址。指令的这种寻址方式，称为间接寻址。这样做是为了便于编写程序，或是为了缩短指令字长，或是两者兼而有之。

单地址的指令比较多，但也有用两个以上的地址，供一些复杂指令使用。IBM360/370系统的指令由16位（2字节或半字长）、32位（4字节或1字长）、48位（6字节或1个半字长）组成，最多可有3个地址。

面向总线的组织方式在微型机以及小型机中，大多数采用面向总线的组织方式。

所谓总线就是在两个以上的数字设备之间提供传送信息的电流，在面向总线的计算机系统中，处理器、存储器以输入输出设备都用总线连在一起。总线通常由3部分组成：数据总线、地址总线和控制总线。三者合一，称为单总线，它们在物理上都做在一起。工作时各司其职：当需要传送数据或传送完毕，都要通过控制总线传递适当的信号；当需要由存储器取出数据时，先由地址总线给出地址对存储单元寻址，然后就利用数据总线把数据送至目的地。

总线可以是单向传送也可以是双向传送。1