06CPUnew全解.ppt

* * * * * * * * 流水线CPU采用的是前面学习过的流水线技术，这里就不多说了 子程序返回指令 RET 读取指令 ① AR ? PC ② 读主存，IR ? 读出内容 PC ? PC + 1 ③ 由操作码找微地址,读控存 执行指令 ④ AR ? SP SP ? SP + 1 ⑤ 读主存, PC?读出内容 结束，判中断 形成下条指令地址 主要内容 一、CPU的性能评价 二、CPU的基本功能和组成 三、微程序控制计算机的工作原理 四、硬布线控制的计算机 五、控制器的控制方式 六、流水线工作原理 七、CPU新技术 四、硬布线控制的计算机 控制信号是通过逻辑电路直接连线而产生，因此也称为组合逻辑控制方式 1、时序与节拍 2、操作控制信号的产生 3、控制器的组成 4、硬布线控制与微程序控制的比较 1、时序与节拍 一条指令的实现可分成取指、计算地址、取数及执行等几个步骤。 一条指令的各步骤所需的控制信号是由指令的操作码直接控制并产生的。 用两位计数器的译码输出来表示当前所处的机器周期，也可用4位触发器来分别表示4个机器周期 译码器 cy1 2 3 cy4 cyA cyB 计数器 2、操作控制信号的产生 操作码 地址码 指令寄存器IR 译码器 0 1 … 127 组合逻辑电路 cy1 cy2 cy3 cy4 … 操作控制信号 2、操作控制信号的产生 假设一条加法指令的功能是由4个机器周期cy1-cy4完成的，分别为取指、计算有效地址、取操作数、进行加法运算并送结果。 用逻辑式表示取指周期 PC-AB=加法指令? cy1 ADS=加法指令? cy1?T1 DB-IR=加法指令? cy1 PC+1=加法指令? cy1 PC-AB=cy1 ADS=cy1?T1 DB-IR=cy1 PC+1=cy1 3、控制器的组成 4、硬布线控制与微程序控制的比较 实现 微程序控制器的控制功能是在存放微程序的控制存储器和存放当前正在执行的微指令的寄存器直接控制下实现的； 硬布线控制则由逻辑门组合实现 性能 在同样的半导体工艺条件下，微程序控制的速度比硬布线控制的速度低 在超高速机器中，对影响速度的关键部分，往往采用硬布线逻辑。 主要内容 一、CPU的性能评价 二、CPU的基本功能和组成 三、微程序控制计算机的工作原理 四、硬布线控制的计算机 五、控制器的控制方式 六、流水线工作原理 七、CPU新技术 五、控制器的控制方式 同步控制方式 异步控制方式 联合控制方式 人工控制 控制器控制一条指令运行的过程是依次执行一个确定的微操作序列的过程 每条指令和每个微操作所需的执行时间不同 如何形成控制不同微操作序列的时序控制信号的方法，就是控制器的控制方式 同步控制方式 一条已定的指令在执行时所需的机器周期数和节拍数都是固定不变的，称为同步控制方式 同步控制方式采用的方案 （1）采用完全统一的机器周期（或节拍）执行各种不同的指令 （2）采用不同节拍的机器周期，以解决微操作执行所需时间不统一的问题 （3）采用中央控制和局部控制相结合的方法 将机器的大部分指令安排在一个统一的较短的机器周期内完成 将少数操作复杂的指令中的某些微操作另行处理 异步控制方式 当控制器发出进行某一微操作控制信号后，等待执行部件完成该操作后发回的“回答”或“结束”信号，再开始新的微操作，称为异步控制方式 联合控制方式 同步控制和异步控制相结合的方式。对不同指令的各个微操作实行大部分统一、小部分区别对待的方式 人工控制 Reset按键 连续或单条转换开关 符合停机 主要内容 一、CPU的性能评价 二、CPU的基本功能和组成 三、微程序控制计算机的工作原理 四、硬布线控制的计算机 五、控制器的控制方式 六、流水线工作原理 七、CPU新技术 六、流水线工作原理 流水线基本工作原理 流水线中的相关问题 流水线基本工作原理 计算机执行程序是按顺序的方式进行的，如按4个周期完成一条指令来考虑，其执行过程如下： 取指1 计算地址1 取操作数1 计算存结果1 取指令2 … 在某些计算机中，CPU分成指令部件I和执行部件E，指令部件完