电子计算机组成原理 学习笔记 第七章 CPU组织

August 12, 2013


中央处理器CPU 由 运算器 和 控制器 组成。

控制器的功能

对指令流的控制 1.指令流出的控制 2.指令分析和执行的控制 3.指令流向的控制

对数据流的控制 

控制器的组成

1.指令部件

1)程序计数器PC(Programming Counter)又称指令计数器,用来存放正在执行的指令的地址或接着要执行的下条指令的地址

2)指令寄存器IR(Instruction Register) 用来存放从存储器中取出的待执行的指令

3)指令译码器ID(Instruction Decoder)又称操作码译码器或指令功能分析解释器

4)地址形成部件

2.时序部件

1)脉冲源 用来产生具有一定频率和宽度的时钟脉冲信号,为整个机器提供基准信号。

2)启停控制逻辑 根据计算机的需要,可靠地开放或封锁脉冲,控制时序信号的发生或停止,实现对整个机器的正确启动或停止。

3)节拍信号发生器 又称脉冲分配器。脉冲源产生的脉冲信号,经过节拍信号发生器后生产出各个机器周期中的节拍信号,用以控制计算机完成每一步微操作。

3.微操作序列形成部件

一条指令的取出和执行可以分解成很多最基本的操作,这种最基本的不可再分割的操作成为微操作。

4.中断控制逻辑

控制器的硬件实现方式

控制器的输入是机器指令代码,输出是微操作控制信号,因此微操作序列形成部件是控制器的核心。

1.组合逻辑型 2.存储逻辑型 3.组合逻辑和存储逻辑结合型

 时序系统与控制方式

时序系统的功能是为指令的执行提供各种定时信号。

指令周期是指取指令、分析指令到执行完该指令所需的全部时间。

机器周期又称CPU周期,

节拍:在一个机器周期内,要完成若干个微操作。这些微操作有的可以同时执行,有的需要按先后次序串行。因而需要把一个机器周期分成若干个相等的时间段,每一个时间段对应一个电位信号,称为节拍电位信号。

1.统一节拍法 2.分散节拍法 3.延长节拍法 4.时钟周期插入

控制方式

1.同步控制方式 固定时序控制方式。

2.异步控制方式 可变时序控制方式。

3.联合控制方式 

寄存器  1.通用寄存器 2.专用寄存器

指令执行的基本过程 1.取指令 2.分析指令 3.执行指令

加速指令执行的方法

1.指令的预取 2.重叠控制 3.先行控制原理

--- EOF ---

添加新评论