《计算机组成原理》06641.ppt

* * 《计算机组成原理》 题型： 综合设计 单选 简答 判断 计算机硬件系统由以下几个部分组成: ? 运算器 ? 控制器 ? 存储器 ? 输入设备 ? 输出设备 中央处理器器(CPU) I/O设备 所以有计算机硬件系统组成: ? CPU ?存储器 ? I/O设备 第一章 CPU组织 1.1 逻辑组成(模型机) 1、CPU数据通路框图(寄存器级) 2、结构特点 (1) 寄存器 独立结构 可编程: R0～R3、PC、SP、PSW 非编程: C、D、IR、MAR、MDR AB R0～R3 R0 ～R3 C D C D SP PC PSW MDR 选择器A 移位器 选择器B R3 R0 R1 M I/O CB 内总线 C R3 D MAR MDR IR PC SP PSW DB 控制逻辑 ALU C0 接口 CPU内部结构如下图: MAR：存储器地址寄存器, 接受CPU的地址, 用于输出访问存储器的地址。 IR：指令寄存器，存放从存储器种读出的指令 MBR(MDR)：数据寄存器，是CPU与存储器和外设之间的数据缓冲器。 PC：程序计数器，存放要执行的下一条指令地址 除R、C、D等寄存器外，以下几个专用寄存器对理解CPU工作是很重要的。 (2) ALU部件 作为CPU内部数据传送通路的中心。 输入选择器：选择操作数来源 ALU：运算处理 输出移位器：选择输出方式 (3) 內总线 单向数据总线(ALU总线), 实现数据分配。 (4) 与系统总线的连接 由MAR、MDR(或MBR)实现连接。 1.2 工作机制 用寄存器传送语言描述指令从读取到执行的整个流程。 1.2.1 指令流程(寄存器传送级) 拟定流程的关键：清楚了解数据通路结构 熟练掌握基本寻址方式 1、基本寻址方式(模型机) 寄存器寻址 ：R 寄存器间址 ：(R) 自减型寄存器间址 ：–(R)、–(SP) (用于入栈操作) 自增型寄存器间址 ：(R)+、(SP)+ (用于出栈操作) 变址：Ｘ(R) 2、思路 (2)分清源和目的，确定所采用的寻址方式 源在后，目的在前。 (3)按周期拟定分步流程 (1)了解指令功能，具体完成什么操作 MOV：源数 目的地 ADD：结果 目的地 JMP：转移地址 PC RST：返回地址 PC JSR：子程序入口 PC，并保存返回地址 模型机允许：每一步完成一下操作 　 一次从存储器读出, 并经数据通路传送的操作;或 　 一次经数据通路传送的操作; 或 　 一次向Ｍ写入的操作。 3、例题 (写指令流程) (1) MOV (R0) ，(R1)； 取指: M?IR, PC+1?PC 取源: R1?MAR, M?MDR?C 目的: R0?MAR 执行: C?MDR , MDR?M, PC?MAR 最简单的一种情况：MOV R1 , R0 ; (2) SUB (R1), R2; 取指: M?IR, PC+1?PC 目的: R1?MAR, M?MDR?D 执行: R2?D ?MDR, MDR ?M, PC?MAR (3) JMP (R1) ; FT0： M IR, PC+1 PC ET0： R1 MAR ET1： M MDR PC、MAR 1.2.3 微命令的产生方式 1、组合逻辑控制方式 (1) 基本思想 综合化简产生微命令的条件，形成相应逻辑式，用组合逻辑电路实现。执行指令时，由硬件组合逻辑电路(微命令发生器)在相应时间发出所需微命令，控制有关操作。 (2) 优缺点 优点：速度快。 缺点：设计不规整，结构零乱，不易修改和扩充 指令系统功能。 (3) 应用 用于高速计算机及小规模机器中。 2、微程序控制方式 (1)基本思想 1) 将微命令以代码形式编成微指令, 控制一步操作; 2) 若干微指令编成一段微程序, 解释执行一条机器指令； 3) 微程序事先存放在控制存储器(CM)中, 执行机器指令时再取出。 注意区分微指令和机器指令： 微指令: 机器指令: 产生微命令, 控制完成机器指