5.3 数据通路的功能和基本结构

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5.3 数据通路的功能和基本结构

数据在功能部件之间传送的路径称为数据通路。运算器与各寄存器之间的传送路径就是中央处理器的内部数据通路。建立数据通路的任务是由“操作控制部件”来完成的。数据通路的功能是实现CPU内部运算器与寄存器及寄存器之间的数据交换

数据通路的基本结构

1> CPU内部单总线方式

将所有寄存器的输入端和输出端都连接到一条公共通路上，这种结构比较简单，但数据传输存在较多的冲突现象，性能较低。

2> CPU内部三总线方式

将所有寄存器的输入端和输出端都连接到多条公共通路上，相比之下单条总线中一个时钟内只允许传一个数据，这种方式提高了效率

3> 专用数据通路方式

根据指令执行过程中的数据和地址的流动方向安排连接线路，避免使用共享总线，性能较高，但硬件量大。

注意：内部总线是指同一部件，如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线；系统总线是指同一台计算机系统的各部件，如CPU，内存，通道和各类I/O接口间相互连接的总线。如：数据总线，地址总线等。

寄存器之间的数据传送

主存与CPU之间的数据传送

执行算术或逻辑运算

ALU本身是没有内部存储功能的组合电路，因此要进行加法运算，相加的两个数必须在ALU的两个输入端同时有效。先将一个操作数经CPU内部总线送入暂存器Y保存，Y的内容在ALU的左输入端始终有效，再将另一个操作数经总线直接送到ALU的有输入端，结果暂存在寄存器Z中（ALU的输出端不能与总线直接相连，否则其输出又会通过总线反馈到输入端，影响运算结果，所以输出端也需要有一个暂存器与总线相连）。