控制器的功能及组成概述指令的执行流程时序产生电路组合

《控制器的功能及组成概述指令的执行流程时序产生电路组合》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、控制器的功能及组成概述指令的执行流程时序产生电路组合逻辑控制器的工作原理微程序控制器的工作原理中断处理的基本概念4.2控制器4.2.1控制器的功能和组成概述一、控制器的功能控制器是计算机系统的核心，它把运算器、存储器、输入输出设备等部件组成一个有机制整体，然后根据指令的要求指挥全机工作。现代计算机工作的本质是什么？执行程序,完成程序功能。什么是程序？依次排列起来的指令代码。对指令的控制：计算机的工作过程是连续执行指令的过程，控制器应能保证动态指令流的形成。对时序的控制：产生固定的时序信号，以保证全机各部件有节奏的工作。对操作的控制：依

2、据指令内容、指令的执行步骤，形成并提供当前各部件本时刻要用到的全部控制信号。所以控制器的功能在于：计算机各主要部件连接框图PC………IRALUPSWR0：︰控制信号产生部件时序控制电路ID暂存器A暂存器BMAR发往全机各部分…主存中断逻辑R15总线MDR二、控制器的组成1.PC：程序计数器（ProgrammingCounter)用来存放将要执行的指令的地址。其内容分两种情况：(1)顺序执行的情况:PC的值应自动修正，加一个增量。PC+△→PC(2)转移执行的情况:将转移的目标地址送PC.2.MAR:主存地址寄存器从主存取指令或者取操作

3、时都必须将相应的访存地址送到MAR中。3.MDR:数据寄存器暂存对主存读写的信息。4.IR：指令寄存器（InstructionRegister)用来存放从存储器中取出的指令。5.ID：指令译码器（InstructionDecoder)对指令的操作码部分进行识别，区分不同的指令，为指令的执行作好准备。6.CU:控制信号产生部件其功能是依据指令的内容、时序信号，以及状态信息，来形成并提供出当前各部件本时该要用到的全部控制信号。该部件是控制器的核心。7.时序部件包括脉冲源、启停控制、节拍信号发生器。主要是保证各部件按严格的时间顺序工作而提供

4、各种定时信号。8.中断系统由软硬件构成的一个综合部件、主要用来处理系统中出现的一些不可预知的事件和一些特殊的请求。如算术运算的溢出、数据传输的奇偶校验错、电压下降以及外设的输入输出请求。通常都是在执行一条指令进行一次判断。CPU的组成呢？CPU组成三、CPU的主要性能指标1.字长：单位时间内同时处理的二进制数据的位数。8位、16位、32位以及64位。2.内部工作频率：表示CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接的关系。时钟周期是CPU中最小的时间单位，每个动作至少需要一个时钟周期。8086和8088：12个时钟

5、周期；80286和80386：4.5个时钟周期；80486：2个时钟周期；Pentium：具有双指令流水线，每个时钟周期可执行1-2条指令；Pentiumpro、PentiumⅡ/Ⅲ：每个时钟周期可执行3条或更多指令；3.外部工作频率：它是主板为CPU提供的基准时钟频率。内频=外频×倍频4.前端总线频率：它是CPU和外界交换数据的最主要通道，主要连接主存、显卡等数据吞吐率高的部件，因此前端数据总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大。内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接的关系。5.片内Cache的容量：它的容量

6、和工作速度对提高计算机的速度起着关键的作用。L2Cache是影响CPU性能的关键因素之一。6.工作电压：主要是解决散热问题，目前CPU的工作电压以低于1.2V。7.地址总线宽度：决定了CPU访问主存的最大物理空间。8.数据总线宽度：决定了CPU和外部Cache、主存以及输入输出设备之间一次数据传输的信息量。9.制造工艺：线宽是指芯片内电路与电路之间的距离，可以用线宽来描述制造工艺。线宽越小，意味着芯片上包括的晶体管数目越多。45nm和32nm的制造工艺是下一代CPU的发展目标。一、基本概念4.2.2指令执行过程计算机取指令、执行指令的

7、周期序列。开始取出一条指令执行该指令取出下一条指令—读取指令指令地址送入主存地址寄存器读主存，读出内容送入指令寄存器—分析指令操作码译码—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条指令地址二、指令的执行过程以教学计算机举例说明程序执行:典型指令的执行过程举例：20000001ADDR0,R120010790MVRRR9,R020028800MVRDR0,200720078309STRR[R0],R9（写内存）8280IN80（读串行口）

8、20068F00RET程序计数器运算器控制器控制存储器用于运算器输入/出设备主存储器控制总线0001xxxx0790CZVS接口.PCARIR数据总线地址总线ALU乘商寄存器66881234R9操作数地址操作码寄存器组映