(第五章中央处理器1.pptVIP

第五章 中央处理器 5.1 CPU的功能和组成 5.2 指令周期 总结： 1、一条指令包括一个取指令周期和一个执行周期组成。 2、在每个CPU周期中数据通路是明确的。 3、数据通路的建立及操作受到操作控制器的控制，当然决定于是什么指令。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. * * 5.1 CPU功能和组成 5.2 指令周期 5.3 时序产生器和控制方式 5.4 微程序控制器 5.5 硬连线控制器 5.6 传统CPU 5.7 流水CPU 5.8 RISC的CPU 5.9 多媒体CPU Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5.1.1 中央处理机（CPU）的功能 1、指令控制（程序执行顺序的控制）：程序是一个指令序列，这些指令的相互顺序不能任意颠倒，保证机器按顺序执行程序时CPU的首要任务。 2、操作控制（根据指令的功能发出若干个操作信号），把各种操作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。 3、时间控制（指令的各个操作实施时间的定时） 4、数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理。完成数据的加工处理，是CPU的根本任务。 每条指令的定时 每个微操作的定时 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图5.1 CPU 模型 CPU 模型如下所示： 运算器 控制器 5.1.2 CPU的基本组成 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 包括：控制器、运算器、cache三大部分。 1、控制器的主要功能： （1）从指令cache中取出一条指令，并指出下一条指令在指令cache中的位置。 （2）对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。 （3）指挥并控制CPU、数据cache和输入输出设备之间数据流动的方向。 2、运算器的主要功能： （1）执行所有的算数运算。 （2）执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5.1.3 CPU中的主要寄存器 各种计算机的CPU可能有这样或那样的不同，但是在CPU中，至少要有六类寄存器，如图5.1所示。 (1) 数据缓冲寄存器DR (2) 指令寄存器IR (4) 数据地址寄存器AR (6) 状态字寄存器PSW (5) 通用寄存器R0-R3 (3) 程序计数器PC Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (1) 数据缓冲寄存器DR：暂时存放ALU的运算结果，或由数据存储器读出的一个数据字，或来自外部接口的一个数据字。它的作用如下所示： ②补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。 ①作为ALU运算结果和通用寄存器之间信息传送中时间上的缓冲； CPU 内存 或I/O 指令 数据 DR 指令 数据 通用寄存器 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. (2) 指令寄存器IR (Instruction Register)?? 指令寄存器用来存放从存储器中取出的待执行的指令。在执行该指令的过程中，指令寄存器的内容不允许发生变化，以保证实现指令的全部功能。 (3) 程序计数器PC (Programming Counter)