计算机的组成原理第2版.ppt

计算机组成原理 第１章 计算机系统概论 第１章 计算机系统概论 1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成 1.3 计算机硬件的主要技术指标 1.4 本书结构 1.4 本书结构 1.4 本书结构 1.4 本书结构 第２章 计算机的发展及应用 2.1 计算机的发展史 2.2 计算机的应用 第３章 系统总线 3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标 3.4 总线结构 3.5 总线控制 第４章 存 储 器 4.1 概 述 4.2 主存储器 4.3 高速缓冲存储器 4.4 辅助存储器 第５章 输入输出系统 5.1 概 述 5.2 I/O设备 5.3 I/O 接 口 5.4 程序查询方式 5.5 程序中断方式 5.6 DMA 方式 第６章 计算机的运算方法 6.1 无符号数和有符号数 6.2 数的定点表示和浮点表示 6.3 定 点 运 算 6.4 浮点四则运算 6.5 算术逻辑单元 第７章 指 令 系 统 7.1 机 器 指 令 7.2 操作数类型和操作种类 7.3 寻 址 方 式 7.3 寻 址 方 式 7.4 指令格式举例 7.5 RISC 技 术 第８章 CPU 的结构和功能 8.1 CPU 的结构 8.2 指 令 周 期 8.3 指 令 流 水 8.4 中断系统 第９章 控制单元的功能 9.1 操作命令的分析 9.1 操作命令的分析 9.2 控制单元的功能 第10章 控制单元的设计 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 8.1 CPU 的结构 8.3 指令流水 8.2 指令周期 8.4 中断系统 一、 CPU 的功能 取指令 分析指令 执行指令，发出各种操作命令 控制程序输入及结果的输出 总线管理 处理异常情况和特殊请求 1. 控制器的功能 2. 运算器的功能 实现算术运算和逻辑运算 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断 二、CPU 结构框图 PC IR 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断 ALU 寄存器 中断系统 1. CPU 与系统总线 CU 时序电路 寄存器 ALU 中断 系统 CU CPU 控制总线 数据总线 地址总线 8.1 2. CPU 的内部结构 8.1 算术和 布尔逻辑 取反 移位 状态标志 内部 数据总线 寄存器 CU 中断 系统 ALU 控制信号 … C P U 1. 用户可见寄存器 (1) 通用寄存器 三、 CPU 的寄存器 存放操作数 可作 某种寻址方式所需的 专用寄存器 (2) 数据寄存器 存放操作数（满足各种数据类型） 两个寄存器拼接存放双倍字长数据 (3) 地址寄存器 存放地址，其位数应满足最大的地址范围 用于特殊的寻址方式 段基值 栈指针 (4) 条件码寄存器 存放条件码，可作程序分支的依据 如 正、负、零、溢出、进位等 8.1 2. 控制和状态寄存器 (1) 控制寄存器 PC 控制 CPU 操作 (2) 状态寄存器 状态寄存器 其中 MAR、MDR、IR 用户不可见 存放条件码 PSW 寄存器 存放程序状态字 PC 用户可见 3. 举例 Z8000 8086 MC 68000 MAR M MDR IR 8.1 四、 控制单元 CU 和中断系统 1. CU 产生全部指令的微操作命令序列 组合逻辑设计 微程序设计 硬连线逻辑 存储逻辑 2. 中断系统 参见 第４篇 五、ALU 参见 8.4 节 参见 第６章 8.1 一、 指令周期的基本概念 1 . 指令周期 取出并执行一条指令所需的全部时间 完成一条指令 执行 取指、分析 取指阶段 取指周期 执行阶段 执行周期 （取指、分析） （执行指令） 指令周期 取指周期 执行周期 2. 每条指令的指令周期不同 取指周期 指令周期 取指周期 执行周期 指令周期 NOP ADD mem MUL mem 8.2 取指周期 执行周期 指令周期 … 3. 具有间接寻址的指令周期 4. 带有中断周期的指令周期 取指周期 间址周期 指令周期 执行周期 取指周期 间址周期 指令周期 执行周期 中断周期 8.2 5. 指令周期流程 取指周期 执行周期 有间址吗？ 有中断吗？ 间址周期 中断周期 是 是 否 否 8.2 6. CPU 工作周期的标志 CPU 访存有四种性质 取 指令