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1、1. CPU基本功能（1）指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制。（控制器：PC、IR、ID）（2）操作控制：管理并产生每条指令的操作控制信号，并把操作控制信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。（操作控制器）（3）时间控制：对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制。（时序产生器）（4）数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理。（运算器：ALU、寄存器组、数据通 路）2. 控制器的主要职能（1）取指令（2）分析指令（3）执行指令（4）控制程序和数据的输入与结果的输出（5）对异常情况和某些请求的处理3. CPU中主要寄存器功能数据缓冲寄存器（DR）暂存当前访问存储单元或外设端
2、口的内容。 作用：起到CPU和内存、夕卜部设备之间信息传送中转站的作用缓冲及补偿CPU和内存、外部设备之间在操作速度上的差别 在单累加器结构的运算器中数据缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器指令寄存器（IR）程序计数器（PC）地址寄存器（AR）累加寄存器（AC）存放当前执行的指令码，供进行指令译码。存放CPU将要执行的指令的地址。工作特点： 程序开始执行前，必须往PC中置入程序起始地址; 程序顺序执行时，（PC） +1-PC； 执行转移指令时，修改PC内容，置入转移地址。保存当前CPU所要访问的内存单元的地址。暂存ALU运算的结果信息。状态条件寄存器（PSW） 保存运行或测试结果产生的各种状态信息
3、v保存中断和系统工作状态等信息4. 数据通路各寄存器之间传输信息的通路。5. 操作控制器设计方法（1）硬布线控制器 组合逻辑型，采用组合逻辑技术实现；（2）微程序控制器存储逻辑型，以微程序解释执行机器指令，采用存储逻辑技术实现;6. 指令周期指取出并执行一条指令的时间。由若干个CPU周期组成。CPU周期通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。一个CPU周期包含 若干个时钟周期。时钟周期 是CPU处理操作的最基本单位。7. 微命令 指控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令，是构成控制信号序列的最小 单位。微操作执行部件接受微命令后所进行的操作，是计算机硬件结构中最基本的操作
4、。微周期从控存中读取一条微指令并执行相应的一步操作所需的时间。微指令由每个微周期的操作所需的控制命令构成一条微指令。微指令包含了若干微命令信息。微程序 即一系列微指令的有序集合，可以控制实现一条机器指令。8. 控制方式(1) 同步控制方式：以部件中最长的操作时间作为统一的时间间隔标准，系统中各部件的微操 作都由这个统一的时间间隔来同步。(2) 异步控制方式：系统中没有统一的时间标准，各部件按本身的操作有各自自己的时钟信号， 各个微操作的进行是采用应答方式进行的。(3) 联合控制方式：部件内部采用同步控制方式，各部件之间采用异步方式。9. 时序系统时序系统最基本体制：电位一脉冲制，即脉冲到达之前
5、，电平信号必须要稳定。微程序控制器时序系统一般由节拍、工作脉冲二级时序所组成。10 .控制存储器存放微指令的只读存储器，位于CPU中。其存储单元的位长取决于微指令的位长，存储单元 数取决于系统所包含的微指令数。11. 微程序控制器若干微指令有序组成的微程序解释执行一条机器指令。微程序控制器组成原理框图：(教科书P175图5.24)12. 微指令设计追求的目标(1) 有利于缩短微指令字长度；(2) 有利于减小控制存储器的容量；(3) 有利于提高微程序的执行速度；(4) 有利于对微指令的修改；(5) 有利于微程序设计的灵活性。13. 微命令编码(1) 直接表示法 优点：简单、直观、可直接用语控制速
6、度快。缺点：微指令字长，增加控存容量。(2) 编码表示法 优点：微指令字短，减小了控存容量。缺点：需增加译码电路，执行速度减慢。(3) 混合表示法 综合考虑14. 微地址形成的方法(1) 计数器方式(2) 多路转移方式(断定方式)15. 硬布线控制器：优点：执行速度快；缺点：不灵活，不规整，不易修改，设计复杂微程序控制器：优点：规整性、灵活性、可维护性强；缺点：增加了到控存中读取微指令的时间，执行速度慢。16. 并行处理技术同时性：指两个或两个以上事件在同一时刻发生；并发性：指两个或两个以上事件在同一时间间隔内发生。可有三种形式：时间并行：指时间重叠。实现形式即流水线方式；空间并行：指资源重复
7、。实现形式主要为多处理器系统和多计算机系统。时间并行+空间并行：指时间重叠和资源重复的综合应用。例：超标量流水技术。17. 流水线中的主要问题主要存在三种相关冲突，会使流水线发生断流，因此需采取相应的技术对策。(1) 资源相关：指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发 生的冲突。解决方法：延迟等待；将指令和数据分别存放在两个存储器中。(2) 数据相关：在一个程序中，存在必须等前一条指令执行完，才能执行后一条指令的情 况，则这两条指令即为数据相关，当多条指令重叠处理时，就会发生冲突。解决方法： 采用定向传送技术；编译优化。(3) 控制相关：通常由转移指令引起，而造成断流。解决方法：延迟转移法，由编译程序重排指令序列；转移预测法：由硬件方法来实现，依据指令过去的行为来预 测将来的行为，通常设置转移和顺序两个指令预取队列。18. RISC的三个基本要素：有限、简单的指令集 CPU配备大量的通用寄存器 强调对指令流水线的优化
