第五章中央处理器
第五章 中央处理器
5.CPU的组成和功能 51.1CPU器的功能 CPU它具有如下四方面的基本功能: ★指令控制 ★操作控制 ★时间控制 ★数据加工
5.1 CPU的组成和功能 5.1.1 CPU器的功能 CPU它具有如下四方面的基本功能: ★ 指令控制 ★ 操作控制 ★ 时间控制 ★ 数据加工
5.1.2CPU的基本组成和5.1.3CPU中的主要寄存器 CPU的基本部分由运算器、 cache和控制器三大部分组成
5.1.2 CPU的基本组成 和 5.1.3 CPU中的主要寄存器 CPU的基本部分由运算器、cache和控制器三大部分组成
控制器 由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作 控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整 个计算机系统的操作。它的主要功能有: (1)从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中的位置; (2)对指令进行译码或测试,并产生相应的操作控制信号,以便启动 规定的动作; (3)指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向
控制器 由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作 控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整 个计算机系统的操作。它的主要功能有: (1) (2)对指令进行译码或测试,并产生相应的操作控制信号,以便启动 规定的动作; (3)指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向
运算器 由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态 条件寄存器组成,它是数据加工处理部件。相对控制器而言,运算 器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是 由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。运算器有 两个主要功能: (1)执行所有的算术运算; (2)执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试,如零值测试或两个值的 比较。 CPU模型参看
运算器 由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态 条件寄存器组成,它是数据加工处理部件。相对控制器而言,运算 器接受控制器的命令而进行动作 ,即运算器所进行的全部操作都是 由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。 运算器有 两个主要功能: (1) (2)执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试,如零值测试或两个值的 比较。 CPU模型参看
5.1.4操作控制器与时序产生器 数据通路:许多寄存器之间传送信息的通路 时序产生器:产生电平和脉冲,规定指令执行时间等 操作控制器:就是根据指令操作码和时序信号,产生各 种操作控制信号,以便正确地建立数据通路,从而完成 取指令和执行指令的控制
5.1.4 操作控制器与时序产生器 数据通路:许多寄存器之间传送信息的通路 时序产生器:产生电平和脉冲,规定指令执行时间等。 操作控制器:就是根据指令操作码和时序信号,产生各 种操作控制信号,以便正确地建立数据通路,从而完成 取指令和执行指令的控制
根据设计方法不同,操作控制器可分为时序逻辑型、存储逻辑型、 时序逻辑与存储逻辑结合型三种。 1硬布线控制器 是采用时序逻辑技术来实现的 2微程序控制器 是采用存储逻辑来实现的; 3前两种方式的组合
根据设计方法不同,操作控制器可分为时序逻辑型、存储逻辑型、 时序逻辑与存储逻辑结合型三种。 1.硬布线控制器 是采用时序逻辑技术来实现的; 2.微程序控制器 是采用存储逻辑来实现的; 3.前两种方式的组合
5.2指令周期 5.2.1指令周期的基本念 指令周期CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间 总和 CPU周期又称机器周期,CPU访问一次内存所花的时间较 长,因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。 时钟周期通常称为节拍脉冲或T周期。一个CPU周期包含 若干个时钟周期
5.2 指令周期 5.2.1 指令周期的基本概念 指令周期 CPU从内存取出一条指令并执行这条指令的时间 总和。 CPU周期 又称机器周期,CPU访问一次内存所花的时间较 长,因此用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。 时钟周期 通常称为节拍脉冲或T周期。一个CPU周期包含 若干个时钟周期
下图示出了采用定长CPU周期的指令周期示意图 T冏期 T1- T2 T3 T4 T2 T3 T4 CPU期 CPU期 (取指令) (执行指令) 指令周期
下图示出了采用定长CPU周期的指令周期示意图
5.2.2-5.2.5指令周期 1 CLA (2)ADD30 (3)STA40 (4 NOP 5 JMP 我们把前面的五条典型指令取指和执行过程
5.2.2 –5.2.5 指令周期 (1)CLA (2)ADD 30 (3)STA 40 (4)NOP (5)JMP 我们把前面的五条典型指令取指和执行过程