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處理器字長、儲存容量 和資料線、地址線、控制線的關係

地址匯流排,字長,記憶體容量,定址範圍 之間的計算

1.處理器字長與資料線位數的關係

2.儲存容量和地址線位數的關係
3.定址能力和地址線位數的關係
4.儲存空間的編號也就是記憶體編號取決於地址線還是資料線

    處理機字長是指處理機能同時處理(或運算)的位數,即同時處理多少位(bit)資料。比如Intel Pentium 4處理器字長為32位,它能同時處理32位的資料,也即它的資料匯流排為32位。以前的處理器比如8086,則為16位處理器,現在新興的64位處理器,它的資料吞吐能力更強,即能同時對64位資料進行運算。處理器的字長越大,說明它的運算能力越強。如果講處理器的定址範圍,則要看處理器的地址匯流排的位數,而不是它的字長!這個要明白!比如Intel Pentium 4處理器的資料匯流排為32位,地址匯流排也是32位。8086的資料匯流排為16位,地址匯流排為20位。新興的64位處理器的資料匯流排為64位,地址匯流排大部分是32位。這個清楚之後,再看地址匯流排與定址範圍的關係。儲存單元是以位元組(byte)為單位,N根地址匯流排能訪問2的N次方個儲存單元。於是有32位地址匯流排可以訪問2的32次方個儲存單元,即4GB。
8086處理器字長是16位,它的地址匯流排是20位,所以能訪問2的20次方個儲存單元,即1MB。另外一點需要注意的就是,如果有些題目說:按“字”定址,就說明是儲存單元大小為字長的位數,按“位元組”定址,說明儲存單元式位元組的大小(個人理解,沒有考證)

下面通過舉幾個例子,來說明這些關係

1、某計算機字長32位,儲存容量8MB。按字編址,其定址範圍為(0~2M-1) 計算步驟:8MB位元組=8*1024*1024*8位。所以8MB/32位=2M.

2、某計算機字長32位,其儲存容量為4MB,若按半字編址,它的定址範圍是(0-2M-1)計算步驟:若按半字就是16位了 4MB=4*1024*1024*8位,所以4MB/16 = 2M;

3、字長為32位.儲存器容量為64KB.按字編址的定址範圍是多少計算步驟:64K位元組=64*1024*8位. 所以64KB/32位=(64*1024*8)/32=16*1024=16K 故定址範圍為: 0-16K-1

4、某機字長32位,儲存容量1MB,若按字編址,它的定址範圍是什麼?

解釋:容量1M=2*1024*1024 位      一個字長是32 位
所以,定址範圍是二者相除=256K

5、對於儲存器的容量擴充套件,有位擴充套件,字擴充套件,字位擴充套件三種形式。對於字位擴充套件,一個儲存器的容量為M*N位,若使用L*K位儲存器晶片,那麼,這個儲存器共需(M*N)/(L*K)個儲存器晶片。

下面分析一下字位擴充套件的習題:設有一個具有14位地址和8位字長的儲存器,問該儲存器容量有多大?如果儲存器由 1K*1靜態儲存器組成,需多少晶片?多少位地址作晶片選擇?

分析:位擴充套件指的是用多個儲存器對字長進行擴充。本題中所用的儲存器晶片字長是1位,要擴充套件到8位,就得用8片。原題中說, “儲存器由 1K*1靜態儲存器組成”,其中,1K指的是儲存單元個數,它決定地址的位數,因為2的10次方是1K,所以它用10根地址線,4位地址線用來作晶片選擇。

字擴充套件指的是增加儲存器中字的數量。

解:該儲存器的地址線有14位,它的可定址範圍是:2^14=2^4*2^10=16K,因為它是8位字長,所以可儲存16K個位元組的資訊,即16K*8位;所需晶片總數為(16K*8)/(1K*1)=16*8=128個晶片; 晶片選擇線為14-10=4。

 地址匯流排寬度決定了CPU可以訪問的實體地址空間,簡單地說就是CPU到底能夠使用多大容量的記憶體。16位的微機我們就不用說了,但是對於386以上的微機系統,地址線的寬度為32位,最多可以直接訪問4096 MB(4GB)的物理空間。而今天能夠用上1GB記憶體的人還沒有多少個呢(伺服器除外)。

   資料匯流排負責整個系統的資料流量的大小,而資料匯流排寬度則決定了CPU與二級快取記憶體、記憶體以及輸入/輸出裝置之間一次資料傳輸的資訊量。
     CPU做一次加法是多少位的。確切地說,CPU的位數,指的是CPU內ALU的資料字寬度。外部的資料匯流排也可以是16條,資料分高半字和低半字兩次傳輸。可參Intel8088與8086之區別。
    CPU位數與地址字長無關。地址匯流排條數不一定等於地址字長。或許有人喜歡在一根地址總線上做32位序列傳輸,只要他有本事使地址傳輸能適應RAM晶片的速率。如果CPU內的ALU(算術邏輯單元)字長仍是32位,CPU就還是32位。

CPU和記憶體之間的資訊交換是通過資料匯流排和地址匯流排進行的

記憶體儲器的基本儲存單位稱為儲存單元,今天的計算機記憶體小儲存器單元的結構模式,每個單元正好儲存一個位元組的資訊(8位二進位制程式碼)。每個單元對應了一個唯一的編號,由此形成的單元編號稱為儲存單元的地址。計算機中央處理單元中的各部件通過一條公共資訊通路連線,這條資訊通路稱為系統匯流排。CPU和記憶體之間的資訊交換是通過資料匯流排和地址匯流排進行的。記憶體是按照地址訪問的,給出即可得到儲存在具有這個地址的記憶體單元裡的資訊。CPU可以隨即訪問任何記憶體單元的資訊。且訪問時間的長短不依賴所訪問的地址。

一、字長

字長是計算機內部一次可以處理的二進位制數的位數。一般計算機的字長取決於它的通用暫存器、記憶體儲器、ALU的位數和資料匯流排的寬度。微型計算機字長有4位、8位、16位,高檔微機字長為32位或64位。

二、主頻

主頻是指微型計算機中CPU的時鐘頻率(CPU Clock Speed),也就是CPU運算時的工作頻率。一般來說,主頻越高,一個時鐘週期裡完成的指令數也越多,當然CPU的速度就越快。

三、儲存容量

儲存容量是衡量微型計算機中儲存能力的一個指標,它包括記憶體容量和外存容量。記憶體容量以位元組為單位,分最大容量和裝機容量。最大容量由CPU的地址匯流排的位數決定,而裝機容量按所使用軟體環境來定。外存容量是指磁碟機和光碟機等容量,應根據實際應用的需要來配置。

四、外設擴充套件能力

一臺微型計算機可配置外部裝置的數量以及配置外部裝置的型別,對整個系統的效能有重大影響。如顯示器的解析度、多媒體介面功能和印表機型號等,都是外部裝置選擇中要考慮的問題。

五、軟體配置情況

軟體配置情況直接影響微型計算機系統的使用和效能的發揮。通常應配置的軟體有:作業系統、計算機語言以及工具軟體等,另外還可配置資料庫管理系統和各種應用軟體。

解決方案:根據情況硬軟選高配置。

影響計算機工作效能的因素有什麼
A.電磁干擾 B、溫度 C、溼度 D、靜電干擾

應該是AB,靜電干擾不了計算機工作! 客觀的說就我們所生活的空間溼度來講對計算機產生不了什麼影響..而溫度是指計算機的散熱優良而言..物理溫度也影響不了計算機工作!

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計算機的字長為什麼取決於資料匯流排的寬度

最佳答案

字長是指計算機內部參與運算的數的位數。它決定著計算機內部暫存器、ALU和資料匯流排的位數,直接影響著機器的硬體規模和造價。字長直接反映了一臺計算機的計算精度,為適應不同的要求及協調運算精度和硬體造價間的關係,大多數計算機均支援變字長運算,即機內可實現半字長、全字長(或單字長)和雙倍字長運算。
微型機的字長通常為4位、8位、16位和32位,64位字長的高效能微型計算機也已推出。

字長對計算機計算精度的影響:
4 位字長:24 = 16; 16 位字長:216 = 65,536 = 64K
32 位字長:232 =4, 294, 967, 296 = 4G; 64 位字長:264 ≈ 1 .8445×10 19

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的資料傳送到儲存器或I/O介面等其它部件,也可以將其它部件的資料傳送到CPU。資料匯流排的位數是微型計算機的一個重要指標,通常與微處理的字長相一致。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,資料的含義是廣義的,它可以是真正的資料,也可以指令程式碼或狀態資訊,有時甚至是一個控制資訊,因此,在實際工作中,資料匯流排上傳送的並不一定僅僅是真正意義上的資料。
地址匯流排AB是專門用來傳送地址的,由於地址只能從CPU傳向外部儲存器或I/O埠,所以地址匯流排總是單向三態的,這與資料匯流排不同。地址匯流排的位數決定了CPU可直接定址的記憶體空間大小,比如8位微機的地址匯流排為16位,則其最大可定址空間為216=64KB,16位微型機的地址匯流排為20位,其可定址空間為220=1MB。一般來說,若地址匯流排為n位,則可定址空間為2n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,有的是微處理器送往儲存器和I/O介面電路的,如讀/寫訊號,片選訊號、中斷響應訊號等;也有是其它部件反饋給CPU的,比如:中斷申請訊號、復位訊號、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,控制匯流排的位數要根據系統的實際控制需要而定。實際上控制匯流排的具體情況主要取決於CPU。

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按匯流排的功能(傳遞資訊的內容)分類,計算機中有三種類型的匯流排,即傳送資料資訊的資料匯流排、傳送地址資訊的地址匯流排和傳送各種控制資訊的控制匯流排。

1.資料匯流排
資料匯流排是CPU與儲存器、CPU與I/O介面裝置之間傳送資料資訊(各種指令資料資訊)的匯流排,這些訊號通過資料匯流排往返於CPU與儲存器、CPU與I/O介面裝置之間,因此,資料匯流排上的資訊是雙向傳輸的。

2.地址匯流排
地址總線上傳送的是CPU向儲存器、I/O介面裝置發出的地址資訊,定址能力是CPU特有的功能,地址總線上傳送的地址資訊僅由CPU發出,因此,地址總線上的資訊是單向傳輸的。

3.控制匯流排
控制匯流排傳送的是各種控制訊號,有CPU至儲存器、I/O介面裝置的控制訊號,有I/O介面送向CPU的應答訊號、請求訊號,因此,控制匯流排是上的資訊是雙向傳輸的。控制訊號包括時序訊號、狀態訊號和命令訊號(如讀寫訊號、忙訊號、中斷訊號)等。

例如向記憶體中寫入資料是通過記憶體匯流排(包括資料匯流排、地址匯流排和控制匯流排)進行的,資料資訊需通過資料匯流排傳遞至記憶體中,具體將這些資料資訊寫入記憶體的哪些單元則必須向地址匯流排傳送地址資訊確定,而哪個時刻開始向記憶體中寫入資料則由控制匯流排獲得的控制訊號決定。

是64字1位靜態儲存器C850邏輯框圖,向該儲存器某一單元寫入(或讀出)資料時,一是需向由A0、A1、A2、A3、A4、A5構成的地址匯流排傳送地址資訊以確定對哪一儲存器單元寫入(或讀出);二是需要向CE端傳送片選控制訊號使該儲存器晶片處於工作狀態;三是需要在R/W端傳送讀寫控制訊號確定進行寫入(或讀出)操作;這樣才能從資料輸入端Din(或資料輸出端Dout)寫入(或讀出)資料。上述操作向地址線、控制線和資料線均傳送了資訊。

有些特殊的匯流排雖然也需要傳遞資料資訊、地址資訊和控制訊號,但由於結構簡單,沒有單獨提供資料匯流排、地址匯流排和控制匯流排。如通用序列匯流排USB,包括電源線、接地線在內總共只提供了四條連線,只能以序列輸送方式分時傳送資料資訊、地址資訊和控制資訊。

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