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《CPU-1运算部件2011年09级》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、第三章CPU子系统运算部件寄存器寄存器控制部件运算器控制器本章主要讨论：运算器控制器数据通路结构与外部的连接指令的执行过程CPU组成CPU工作原理3.1CPU的基本组成运算部件寄存器组微命令产生部件时序系统传统运算器传统控制器1.运算部件输出逻辑ALU输入逻辑输入逻辑操作数操作数运算结果(1)输入逻辑(2)算术逻辑运算部件ALU(3)输出逻辑选择两个操作数，可以是选择器或暂存器核心部件，完成具体运算。求和、进位传递具有移位功能，通过斜位传送可实现左移、右移或字节交换移位器ALU多路选择器多路选择器+
2、1PSWR0R1R2R3IRPCMARMDRMEMORYR0…R3R0…R3C,D,PC,SPC,D,MDR,PSWRRRMMMDC地址寄存器数据寄存器C，D暂存器计算机的运算功能分为四种档次1）普通微处理器：只设置一个ALU，软件实现乘除、浮点运算2）高档微处理机：设置一个ALU，并且配合时序控制，硬件实现定点数乘除，浮点运算由软件（子程序）或硬件完成（浮点协处理器）3）小、中型机：只设置一个ALU，且将定点乘除部件和浮点部件作为基本配置，硬件实现4）大、巨型机：设置多种运算部件，如标量运算、浮点
3、运算和向量运算2.寄存器组(1)通用寄存器组，具有2种以上功能1)用于提供数据信息，提供处理对象的寄存器包括累加器、地址寄存器、计数器和移位器，设计时，只有发送和接收功能，其余操作靠辅助线路完成移位器ALU多路选择器多路选择器+1移位(左斜、右斜)计数器累加器寄存器D触发器SRAM寄存器组（中小规模的存储单元）同时I/O,集成度低单元/寄存器，单双口Ram（2）暂存器暂存器不能被CPU直接编程访问，设置的目的是为了暂存某些中间过程所产生的信息，避免破坏通用寄存器的内容。移位器ALU多路选择器多路选择
4、器+1PSWR0R1R2R3IRPCMARMDRMEMORYR0…R3R0…R3C,D,PC,SPC,D,MBR,PSWRRRMMMX=X+YMOVR0,YADDX,R0(MDR)+(R0)MDRADDX,Y(C)+(MDR)MDR有暂存器，如前页图2）.用于控制的寄存器（1）IR(指令寄存器)存放现行指令，直至本条指令结束（2）PC(程序寄存器)（3）PSW(程序状态字)存放下条指令(+n)的地址，提供读取指令的地址，控制执行指令序列的流向存放前次运算结果状态NZVCPSW负零溢出进位状态位：C,
5、V,Z,N,P控制位：IF,TF,DF为衔接与流水：指令寄存器扩充成指令队列（或指令栈）提速:IRMDR跟踪（陷阱）TF，编程设定断点；允许中断IF，编程设定，IF=1时允许响应外部终端请求半进位AF、单步位TF、方向标志DF（地址由低到高，还是由高到低）程序优先级程序运行过程中，可能有外部中断请求，可以根据优先级来决定CPU执行哪一部分。工作方式：用户态、管态其它信息：不同计算机，PSW内容相差很大如：IBM360的PSW包括系统屏蔽、保护键、AMWP字（工作方式）、中断码、指令长度、条件码、程序
6、屏蔽、指令地址等。3）.用作主存接口的寄存器（对用户透明）（1）地址寄存器：MAR（2）数据寄存器：MDR(双向)取指：PC内容MAR存取操作数：地址计算结果MAR写入：数据一般先送至MDR，再经总线送往主存读出：数据现有总线送入MDR，再经CPU内部总线送入指定的寄存器3.总线—数据通路结构总线：一组为多个部件分时共享的公共信息传送线路，可以分时接收（同时发送）和分配信息1）CPU内部总线ALU总线，连接寄存器与ALU（一条或多条）可能还有地址总线2)部件间总线设备控制器、智能型接口等部件：微处理
7、器、LM（地址线，数据线）3）系统总线系统内各大组成部件间（如CPU、M、I/O)总线地址总线：CPU、DMAC提供地址数据总线：双向控制总线：复位、请求、应答、读/写、总线仲裁、控制权转移4）系统外总线一台计算机系统与其他设备、或几台计算机系统相连总线实体：狭义：指一组传送线广义：包含一组传送线及相应的控制逻辑DMA控制器5.时序系统时序发生器（时序系统）：产生周期节拍、脉冲源（主振荡器）：外接晶体振荡器一组计数分频逻辑:产生所需的周期（节拍）脉冲等时序信号的部件4.微操作命令产生部件在CPU中设
8、置微命令产生部件，根据控制信息产生微命令序列，对指令功能所要求的数据传送进行控制，且在数据传送至运算部件时控制完成运算处理。6.CPU内部数据通路结构1）单组内总线、分立寄存器结构例：NOVA-1200分立寄存器，一组单向特点：数据总线，以ALU为内部数据传送通路的中枢独立结构小型存储器结构单口双口寄存器组独立R、双口RAM用多路选择器作为ALU的输入逻辑，单口RAM用锁存器作为ALU的输入逻辑。带多路选择器的运算器移位器ALU多路选择器多路选择器R0RnR0...R
