第五章--中央处理器.ppt

第五章中央处理器CPU的功能CPU的功能CPU的功能CPU的功能CPU的组成CPU的框图CPU中的主要寄存器CPU中的主要寄存器指令的执行过程指令周期指令周期指令周期指令周期指令周期指令周期机器周期时钟周期（节拍、状态）指令周期、机器周期、节拍和时钟周期的关系例题1例题1例题2例题2指令周期的数据流指令周期的数据流指令周期的数据流指令周期的数据流例题例题例题思考指令流水指令流水指令流水原理指令流水原理指令流水原理流水线性能流水线性能流水线性能流水线性能流水线性能流水线性能影响流水线性能的因素影响流水线性能的因素影响流水线性能的因素流水线中的主要问题流水线中的主要问题数据相关例题流水线中的主要问题流水线中的主要问题例题1例题1例题1例题2例题2例题2例题3例题3指令流水例题3指令流水例题3流水线中的多发技术流水线中的多发技术流水线中的多发技术流水线中的多发技术流水线结构流水线结构控制单元的功能微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析微操作命令分析控制单元的外特性例题例题例题例题例题控制方式控制方式控制方式控制方式控制方式控制方式控制器设计组合逻辑控制器微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排例题例题例题例题例题例题例题例题组合逻辑控制器设计组合逻辑设计特点微程序控制器微程序控制器思想相关概念控制存储器（CM）程序、指令、微程序、微指令间的关系程序、指令、微程序、微指令间的关系程序、指令、微程序、微指令间的关系机器指令对应的微程序微程序控制单元的基本框图微程序控制单元的工作原理微指令的编码方式微指令的编码方式微指令的编码方式微指令格式水平型微指令和垂直型微指令的比较后续微指令地址的形成例题例题例题后续微指令地址的形成后续微指令地址的形成微程序控制单元设计对应机器指令的微操作及节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排微操作的节拍安排确定微指令格式微程序控制器学习要求例题1例题1例题2例题3例题3例题3例题3例题3例题3例题3例题4例题4例题4例题4例题5例题5例题5例题509考题09考题09考题09考题09考题下表给出了上述指令取指和译码阶段每个节拍（时钟周期）的功能和有效控制信号，请按表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。09考题练习练习练习练习练习练习练习练习练习增量方式下地址字段由CMAR不断加1来形成后续微指令的地址(CMAR)+1?CMAR，微指令中不包含地址字段微指令在CM中连续存放，需设置转移微指令遇到转移类的微指令时，修改CMAR内容来实现微程序的转移判别测试字段控制字段增量方式与断定方式的结合CMAR有计数功能在微指令中设置条件选择字段与转移地址字段当转移条件满足时，将转移地址字段作下一个微地址若无转移要求，则CMAR计数得到后续微指令的地址转移地址字段条件选择字段控制字段微程序控制单元设计的主要任务是编写对应各条机器指令的微程序步骤为：确定微指令格式列出对应机器指令的全部微操作及节拍安排编写每条微指令的二进制代码取指周期微操作及节拍安排T0：PC?MAR，1?RT1：Ad（CMDR）?CMART2：M（MAR）?MDR，（PC）+1?PCT3：Ad（CMDR）?CMART4：MDR?IR，OP（IR）?地址转移逻辑T5：OP（IR）?地址转移逻辑?CMAR所有微指令均由T的上沿打入到CMDR中取指操作的第一条微指令地址由硬件给执行周期微操作及节拍安排（1）非访存指令1）清除累加器指令CLAT0：0?ACT1：Ad（CMDR）?CMAR取指微程序入口地址送CMAR2）累加器取反指令COMT0：AC?ACT1：Ad（CMDR）?CMAR3）算术右移一位指令SHRT0:L(AC)?R(AC),AC0?AC0T1：Ad（CMDR）?CMAR4）循环左移一位指令CSLT0：R(AC)?L(AC),AC0?ACnT1：Ad（CMDR）?C