3-培训认证库07-计算机基础应用能力认证 02_CPU的结构与原理 2.2 CPU的结构与原理.ppt

3、Pentium2无法完全执行________所拥有的全部指令。 A. Pentium B. Pentium Pro C. Pentium4 D. 80486 C 考试真题练习 4、一台P4/1.5G/512MB/80G的个人计算机，其CPU的时钟频率是________。 A. 512MHZ B. 1500MHZ C. 80000MHZ D. 4MHZ B 考试真题练习 * * * * 3 * * * * * 计算机又称为“电脑” * 计算机的运算速度： 巨型计算机：万亿次运算/秒 个人计算机：亿次运算/秒 * * * * * * * 2.2 CPU的逻辑结构与原理 * 2.2 CPU的逻辑结构与原理 2.2 CPU的结构与原理 2.2.1 CPU的作用与组成 2.2.2 指令与指令系统 2.2.3 CPU的性能指标 2.2.1 CPU的作用与组成 冯·诺依曼的“存储程序控制”原理 将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中 程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止 ②CPU从内存中逐条读取该程序的指令及相关的数据 ④将指令的运算处理结果送回内存保存 ⑤任务完成后，将处理得到的全部结果成批传送到外存以长久保存 外存储器 内存储器 CPU ①任务启动时，执行该任务的程序和数据从外存成批传送到内存 指令1 指令2 指令k 指令n 程序 数据1 数据2 数据m 数据 ③CPU逐条执行指令,按指令要求完成对数据的运算和处理 存储器 中央 处理器 存储数据 和指令 执行指令 处理数据 指令，数据 处理结果 CPU的任务 CPU的根本任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行基本运算和处理。 指令是什么？ 指令就是命令，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成的 指令采用二进位表示，大多数情况下，指令由两个部分组成： 操作码 操 作 数 地 址 指出CPU应执行何种操作的一个命令词，例如加、减、乘、除、取数、存数等 指出该指令所操作(处理)的数据或者数据所在位置 举例: 10 02 06 把02存储单元和06存储单元中的内容相加，和数保存在02单元 CPU的结构和任务 CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成 CPU的任务：取指令并完成指令所规定的操作 寄存器组 运算器 中央处理器 指令计数器 指令寄存器 控制器 数 据 程序 指令1 指令2 指令k 指令n 数据1 数据2 数据m 数据 内存储器 指 令 指令地址 操作数地址 存放待执行指令的地址 已经启动运行的程序和数据 存放待执行的指令并进行译码 完成规定的运算 暂存等待处理的数据 操作命令 2.2.2 指令与指令系统 instruction set software hardware 指令在计算机中的执行过程 取指令：CPU的控制器从存储器（内存或CACHE）读取一条指令并放入指令寄存器 指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里 执行指令 3.1 取操作数放置寄存器组 3.2 进行运算 修改指令计数器，决定下一条指令的地址 1 取指令 4 修改指令计数器 3 执行指令 2 指令译码 指令执行周期 通常，每一步需要1个或几个时钟周期才能完成 * 指令执行过程： (1)CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。 (2)指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里。 (3)根据操作数的位置取出操作数。 (4)运算器按照操作码的要求，对操作数完成规定的运算，并根据运算结果修改或设置处理器的一些状态标志。 (5)把运算结果保存到指定的寄存器，需要时，把结果从寄存器保存至内存单元。 (6)修改指令计数器，决定下一条指令的地址。 关于指令系统 CPU可执行的全部指令称为该CPU的指令系统，即它的机器语言 指令应该简单，简单才能提高速度! 操作功能要简单，不宜太多、太复杂 指令的格式要统一：固定长度、统一分段 操作数的来源要有限制： 算术逻辑运算指令的操作数只能来自寄存器 LOAD/STORE指令的操作数来自(或送到)内存 寄存器?内存 内存?寄存器 Intel 处理器的指令系统由于历史的原因，并不符合上述原则！ 关于CPU的兼容性 不同公司生产不同的CPU产品，一般互不兼容： Intel公司：奔腾、赛扬 、酷睿、灵动等 AMD公司：独龙、闪龙、炫龙等 IBM公司：Power5、6、