《计算机组成原理（修订版） 教学课件 ppt 作者 竺士蒙 主编 柳 祎 副主编14》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理（修订版） 教学课件 ppt 作者 竺士蒙 主编 柳 祎 副主编14（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,1、 CPU的功能 当用计算机来解决某个问题时，首先必须为它编写程序。,只要把程序装入内存，CPU就可以自动地完成取出指令、分析指令和执行指令。,CPU有4个功能 指令控制 （程序控制） 程序的顺序执行过程称为指令控制。CPU的运行严格按程序规定的顺序进行，这个顺序不能有任何颠倒。,操作控制 每一条指令的功能往往都是由若干个最基本的操作（被称为微操作）的组合来实现的，不同的指令，其微操作也不同。因此，CPU通过控制这些微操作来控制一条指令的取、分析和执行。,CPU中的控制器其核心是操作控制器，由它产生操作控制信号，发往相应的运算、处理部件来控制完成这些微操作。,时间控制 对各种微操作实施时间
2、上的定时称为时间控制。由操作控制器发出的各种操作控制信号哪个先发出？哪个后发出？这些信号要保持多长时间，规定的操作才能完成？什么时候这个信号可以撤消等等？所有问题都是时间控制问题。在CPU的设计中，这些问题被称为时序问题。,数据加工 数据加工就是对数据进行算术运算和逻辑运算。,2、 CPU的组成 传统的CPU是由运算器和控制器两部分组成。 随着大规模集成电路技术的发展，早期放在CPU芯片外部的一些部件（主要是浮点处理器和CACHE等）开始移入CPU内部，现代CPU由运算器（包括浮点处理器）、控制器和CACHE三大部分组成。,2.1、CPU组成框图,2.2、CPU中的主要寄存器 CPU至少要有六
3、类寄存器： 数据缓冲寄存器（DR） 数据缓冲寄存器用来暂时存放从内存读出的一条指令（称为指令字）或一个数据（称为数据字）；反之，当向内存存入一个数据时，也暂时将它们存放在数据缓冲寄存器中。,指令寄存器（IR） 指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令，其中指令的操作码部分作为指令译码器的输入，指令译码器的输出通过操作控制器（包括时序发生器）发出具体的操作控制信号，控制运算、处理部件完成这条指令所规定的操作。指令寄存器中的指令来自数据缓冲寄存器。,指令计数器（PC） 程序装入内存时，CPU自动得到程序的第一条指令地址（称为首地址）。 为了保证程序能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下
4、一条指令的地址。而指令计数器正是起到这种作用。,在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的第一条指令所在的内存单元地址送入PC。 当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，使其始终保持着下一条指令的地址。,由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1（假定一条指令存放一个字节单元）。,但是，当遇到转移指令如JMP指令时，那么后继指令的地址（即PC的内容）必须从指令的地址段取得，而不是像通常一样按顺序对PC加1。,因此指令地址计数器的结构应当是具有寄存和计数两种功能的结构，即既是计数器又是寄存器。,地址缓冲寄存器（AR） 地址缓冲寄存器用来保存当前CPU所访问的内
5、存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址缓冲寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止 。,当CPU和内存进行信息交换时，都要使用地址缓冲寄存器和数据缓冲寄存器。地址缓冲寄存器和数据缓冲寄存器与其他寄存器一样，都是由若干位触发器组成。,累加寄存器（ACC或AC） 累加寄存器通常简称为累加器，它是一个通用寄存器。其功能是：当运算器的算术/逻辑单元ALU执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区，存放一个操作数或操作结果。,状态条件寄存器（PSW） 状态条件寄存器保存指令执行结果所建立的各种标志，供CPU进行判断和测试，以便作进一步的处理。 如运算结果进位标志(C)，运算结果溢出标志（V）等等，这些标志位通常分别由1位触发器保存，即0或1。,作业1： 作业2：预习5.2,
