CPU的结构与原理ppt课件.ppt

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1、2.2CPU的结构与原理2.2主要内容2.2.1CPU的内部结构与工作原理2.2.2指令、指令系统及指令执行过程2.2.3Pentium4处理器2.2.1CPU的结构计算机的基本工作原理存储程序控制原理所谓程序存储,就是将解题的程序(指令序列)和它要处理的数据以二进制形式表示，并预先存放到存储器中。所谓的程序控制,就是程序运行时计算机的控制器按照存储的程序来控制整个计算机协调地完成计算任务,这就是著名的“存储程序控制原理”冯●诺依曼计算机的基本工作原理存储程序控制—(存储程序与程序控制)程序:一个指令序列指令:可以被计算机理解并执行的基本操作命

2、令指令与数据的存储运行和运算：采用二进制编码形式存储程序：程序和数据预先存放在存储器内程序控制：计算机工作时，CPU依次从存储器中取出一个程序中的各条指令（取指令），对指令的功能进行分析（指令译码），按指令的功能从内存取出数据（取数），对数据进行运算处理（运算）并保存运算结果，直到取到并执行了停机指令为止。至此完成程序的一次运行。计算机的基本工作原理冯·诺依曼计算机的结构与原理(1)计算机的工作由程序控制，程序是一个指令序列，指令是能被计算机理解和执行的操作命令；(2)程序(指令)和数据均以二进制编码表示，均存放在存储器中；(3)存储器中存放的

3、指令和数据按地址进行存取；(4)指令是由CPU一条一条顺序执行的。中央处理器运算器和控制器输入设备输出设备存储器“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CPU①任务启动时，执行该任务的程序和数据从外存成批传送到

4、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计算机的基本工作原理存储程序原理存储程序思想可以概括为以下几点:1.计算机应包括运算器、存储器、控制器和输入/输出设备。计算机能够判断出存储器中存放的是指令还是数据，控制器能自动执行指令，运算器能进行基本的算术运算和逻辑运算，同时，操作人员通过输入/输出与计算机交换信息。2.计算机内部应采用二进制码表示指令和数据。3.将编好的程序和原始数据送入内部存储器中，然后启动计算机工作，计算机就能自动读取和执行指令存储器中央处理器存储数据

5、和指令执行指令处理数据指令，数据处理结果CPU的任务CPU的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作指令是什么？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:100206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的组成CPU的三个组成部分CPU的主要任务是执行指令，它按照指令的

6、要求完成对数据的运算和处理。它主要由三个部分组成：(1)寄存器组它由十几个甚至几十个寄存器组成。(2)运算器用来对数据进行加、减、乘、除或者与、或、非等各种基本的算术运算和逻辑运算，所以也称为算术逻辑部件(ALU)。运算器中的ALU可能有多个，(3)控制器这是CPU的指挥中心。它有一个指令计数器，用来存放CPU正在执行的指令的地址，控制器中还有一个指令寄存器，它用来保存当前正在执行的指令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU的内部状态等。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

7、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~~~~内存储器AC927BALU01234567运算器(ALU)与通用寄存器(GPR)运算器用来对数据进行各种算术或逻辑运算，所以称为算术逻辑部件(ALU)，参加ALU运算的操作数通常来自通用寄存器GPR，运算结果也送回GPRSTORER1内存地址C例3：存数指令9例2：加法指令AD

8、DR1R3R5(3＃寄存器内容与5＃寄存器内容相加，并把和数写入1＃寄存器)例1:取数指令LOADR3内存地址ALOADR5内存地址B27362793