计算机组成原理REVIEW.pptVIP

计算机组成原理 4、输入/输出指令 各种信息 主机 外设 5、字符串处理指令 字符串传送 字符串比较 查找 转换 抽取 替换 等等 6、堆栈操作指令 入栈指令： PUSH 出栈指令： POP 7、特权指令 只用于操作系统和其他系统软件 8、其它指令 复位指令、测试指令、向量指令、停机指令等 第五章：中央处理器 本章重点： 运算器 控制器 数据通路结构 与外部的连接 指令的执行过程 CPU组成 CPU工作原理 CPU的总体结构 控制器的组成 程序计数器 指令寄存器 指令译码器 时序产生器 操作控制器 数据缓冲寄存器 等等 控制器的主要作用 —读取指令 指令地址送入主存地址寄存器 读主存，读出内容送入指定的寄存器 —分析指令 —按指令规定内容执行指令 不同指令的操作步骤数， 和具体操作内容差异很大 —检查有无中断请求 若有，则转中断处理 若无，则转入下一条指令的执行过程 形成下一条指令地址 运算器的组成 1）算术逻辑单元 2）累加寄存器（AC） 1）暂时存放参加运算操作数据和结果的部件 2）为ALU提供一个工作区 3）运算器中至少要有一个累加器 3）状态标志寄存器（DR） 功能： 指示程序运行方式，反映程序运行结果。 4）数据缓冲寄存器（DR） 暂时存放从主存、IO设备读出的数据 或者准备写入主存、IO设备的数据 主要作用： 1）作为CPU和主存、外设之间信息传送的中转站 2）协调补偿CPU和主存、外设之间在操作速度上 的差别 3）单累加器结构下可作为操作数的寄存器 CPU的功能 1）指令控制 2）操作控制 3）时间控制 4）数据加工 5.1.2 操作控制器和时序产生器 操作控制器类型及比较： 根据指令操作码和时序信号的要求产生各种控制信号，以便建立数据通路完成取指和执行指令的控制部件 1）硬布线控制器：采用组合逻辑技术 2）微程序控制器：采用存储逻辑技术 3）门阵列控制器：上述两种的结合 5.2 指令的执行与时序产生器 1、掌握指令执行的过程（执行中数据的流向、各寄存器的作用） 2、时钟周期、指令周期、机器周期（CPU周期）的概念及它们之间的关系 注意： 设计这三级时序的目的是用较长的时间完成比较复杂的指令，用较短的时间完成较简单的操作。 指令周期由若干个（不同）机器周期组成（1~5个），机器周期由若干个时钟周期组成，每个时钟周期内在节拍信号的作用下完成一个微操作。 时钟周期是固定不变的，机器周期、指令周期可以是固定的、也可以是可变的。 6、用方框图语言表示指令周期 5.2.2 时序产生器 时序信号的作用 1、有条理、有节奏地指挥机器各部分按规定 的时间动作 2、CPU通过时序信号从时间和空间识别是数 据或指令 3、时序信号把一个机器周期分为若干小段， 规定每一小段的具体动作 4、控制动作是时间和空间的函数 时序信号产生器 环形脉冲发生器 节拍脉冲和读写时序译码逻辑 启停控制逻辑 时钟发生器 MREQ’ IORQ’ RD’ WE’ 启动 停机 IORQ’’ IORQ RD0 WE0 T10 T20 T40 T30 T4 T3 T2 T1 WE RD MREQ 节拍脉冲和读写时序的译码 T10 = C1 C2 T20 = C2 C3 T30 = C3 T40 = C1 RD0 = C2RD’ WE0 = C3WE’ MREQ0 = C2MREQ’ IORQ0 = C2IORQ’ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 φ C4 C1 C2 C3 MREQ’ RD’ RD WE T1 T2 T3 T4 5.3 微程序设计技术和微控制器 1、微指令：在机器周期中使计算机实现一定操作 功能的一组微命令的集合 2、微程序：微指令序列的集合 3、控制存储器：存放微程序的存储器，主要包括 控制命令和下一条执行的微指令地址 微程序设计技术的基本概念 * * 第四章 指令系统 本章主要讨论：指令格式 常用寻址方式 面向用户指令类型 微指令 按层次划分 机器指令——本章学习的重点 宏指令 指令系统：一台计算机中所有指令的集合 指令系统的发展 50年代到60年代早期（电子管和晶体管）： 仅有十几到几十条定点加减逻辑运算、传送、转移指令。 60年代中后期（集成电路）： 一二百条，乘除、浮点运算、字符串处理 系列机的兼容性 70年