[工学]计算机原理详解之运算器与控制器课件1.ppt

运算器与控制器课件 制作: 钱光明 主要内容:1 ①处理器基本结构及基本流程； ②指令节拍与流程; ③组合逻辑控制器; ④微程序控制器; 1.处理器基本结构及基本流程 CPU：Central Processor Unit 1.2CPU的组成: 1). 控制器 从内存取出一条指令,并指出下条指令的地址; 对指令进行译码,产生相应的控制信号; 指挥并控制CPU、内存和I/O设备之间的数据传送. 2). 运算器 加工信息.包括: 算术运算 逻辑运算等 3). CPU中的主要寄存器: ①.MDR----数据缓冲寄存器 暂存指令或数据. ②. MAR---存储器地址寄存器 ③.PC----程序计数器 ④. IR-----指令寄存器(Instruction Register) 保存当前指令. ⑤.GR---通用寄存器. ⑥.PSW—程序状态字) 多⑦.其它 1.3 典型基本电路* 加法器输入: 移位器典型电路*: 1.4 CPU的基本操作及基本流程 取指流程: (R1)→R2流程: 有关缩写： PC: Program Counter 程序计数器 IR: Instruction Register 指令寄存器 LA: Latch A 锁存器A LB: Latch B 锁存器B ALU: Arithmetic Logic Unit 算术逻辑单元 MB: Memory Block 存储体 MAR:Memory Address Register存储器地址寄存器 MDR: Memory Data Register存储器数据寄存器 考研真题*: (2010年)18、下列存储器中，汇编语言程序员可见的是 A：存储器地址寄存器（MAR） B：程序计数器（PC） C：存储器数据寄存器（MDR）? D：指令寄存器（IR） 考研真题*: (2010年) 43.(11分)某计算机字长为16位，主存地址空间大小为128KB，按字编址，采用字长指令格式，指令名字段定义如下： 注：（X）表示存储器地址X或寄存器X的内容，请回答下列问题： （1）该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储器地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MDR）至少各需多少位？ （2）转移指令的目标地址范围是多少？ （3）若操作码0010B表示加法操作（助记符为a d d），寄存器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容为1 2 3 4 H，R5的内容为5 6 7 8 H，地址1 2 3 4 H中的内容为5 6 7 8 H，地址5 6 7 8 H中的内容为1 2 3 4 H，则汇编语言为a d d（R4），（R5）+（逗号前为原操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元的内容会改变？改变后的内容是什么？ 2.指令节拍与流程 时钟、节拍与周期举例： 时钟周期：最小定时单位。 一个或多个时钟周期组成一 个节拍。 节拍： 一个或多个节拍组成一个机器周期。 取指周期：又称为公操作。 功能：从内存取指令→IR；并修改指令地址。 取操作数周期：它与指令的类型和寻址方式有关。 执行周期：例如，完成相加并送往目的地。 以上3类周期均属机器周期。 指令周期：从取指令到全部执行完该条指令。 一个或多个机器周期组成一 个指令周期。 如何理解平常说的微机主频？ 定长机器周期 每个机器周期中的时钟周期数相同。 不定长机器周期 每个机器周期中的时钟周期数不尽相同。 指令周期包含的机器周期也可多可少。 简单指令少，复杂指