组成原理与汇编语言22.ppt

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1、本次课程要点：1、掌握CPU的总体结构及设计。2、掌握指令周期与指令流程。第二部分：第4章中央处理器（1）CPU的功能一、CPU的总体结构及设计1、CPU的功能及基本组成第二部分：第4章中央处理器CPU功能：控制计算机运行存储在主存储器的程序，完成人们对问题的求解工作。其任务是控制着机器到主存中取出指令，根据指令功能执行该指令，然后，再取出下一条指令继续执行。程序控制功能、数据处理功能、操作定序功能（2）CPU的基本组成一、CPU的总体结构及设计1、CPU的功能及基本组成第二部分：第4章中央处理器控制部件(CU)算术逻辑运算部件（ALU）Cache存储器中断系统各种寄存器CPU内部数据通路（

2、1）CPU设计大致步骤一、CPU的总体结构及设计2、模拟机CPU的总体结构第二部分：第4章中央处理器1、确定总体结构，设计数据通路及相应控制信号；2、设计指令系统及时序系统，拟定指令流程，确定微操作控制信号；3、设计产生各种微操作控制信号的控制部件两种类型——组合逻辑控制器、微程序控制器单BUS结构：CPU、存储器及I/O部件挂接在一组系统总线上，同步方式工作。有16位地址总线（ABUS），16位数据总线（DBUS），控制总线（CBUS）。模拟机的CPU主要包括：ALU，Registers，RBL（总线暂存器），SR（移位寄存器），PC，IR，MAR（主存地址寄存器），MDR（主存数据寄存

3、器），CU，TS（时序系统）等。（2）模拟机主机系统数据通路结构及设计一、CPU的总体结构及设计2、模拟机CPU的总体结构第二部分：第4章中央处理器0-PCPC+1ABUSDBUSCBUSMAR-ABUSMARR地址R-IBUSREWEIBUS-MAR移位寄存器SRFRPCIBUS-PCIRIBUS-IRCUTS控制信号主存MemoryMDRMDR-DBUSMDR-IBUSRBLIBUS-RBLRBL-IBUSALUADDCSUBCIBUS寄存器组PC-IBUSMUXBUS-MDRI-DBUSHALT0000H0002HFFFEH0001H0003HFFFFH偶体奇体MRDMWRW-BW-B

4、RARBALU-IBUSANDCORCIBUS-RAIBUS-RBSHLCSALC……ROLCIBUS-SRSR-IBUSW-BMAR-IBUS（1）CPU内总线（IBUS）一、CPU的总体结构及设计3、模拟机CPU的基本组成及控制信号的设计第二部分：第4章中央处理器双向单总线IBUS重用单发送多接收三态门隔离不具有保存信息的功能（2）算术逻辑运算部件一、CPU的总体结构及设计3、模拟机CPU的基本组成及控制信号的设计（续）第二部分：第4章中央处理器算术逻辑运算部件由ALU，RA，RB，三态门及FR（标志寄存器）组成。ALU部件基本运算：ADDC，SUBC，ANDC，ORC，XORC，NOT

5、C，INCAC，DECAC等思考：将内部总线上两个数相加送还给内部总线，则需要发出的控制信号？（3）寄存器组一、CPU的总体结构及设计第二部分：第4章中央处理器8个16位的寄存器：AX，BX，CX，DX，SI，DI，BP，SP；4个控制信号：RE，WE，W-B，R-IBUS3、模拟机CPU的基本组成及控制信号的设计（续）的SIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHSIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHR地址R-IBUSW-B地址R字/字节操作写某个通用寄存器读某个通用寄存器将某通用寄存器内容送内总线数据RREWE（3）寄存器组（续）一、CPU的总体结构及设计第二部分：第4章中

6、央处理器例1：IBUSAXR地址(AX),WE,W-BBXIBUSR地址(BX),RE,W-B，R-IBUS3、模拟机CPU的基本组成及控制信号的设计（续）（4）总线暂存器（RBL）一、CPU的总体结构及设计第二部分：第4章中央处理器例：AXWRBL：R地址（AX），RE，W-B、R-IBUS、IBUS-RBL总线暂存器为16位，用来暂存或锁住CPU内部总线IBUS上的数据。2个控制信号：IBUS-RBL，RBL-IBUS3、模拟机CPU的基本组成及控制信号的设计（续）（5）移位寄存器（SR）一、CPU的总体结构及设计第二部分：第4章中央处理器移位寄存器为16位，用来暂存CPU内部总线IBU

7、S上的数据，并且具有移位功能。9个控制信号：IBUS-SR，SR-IBUS，SHLC，SHRC，SALC，SARC，ROLC，RORC，W-B例3：将RBL中一个字内容算术左移一位RBL-IBUS，IBUS-SR，SALC，W-B，SR-IBUS，IBUS-RBL3、模拟机CPU的基本组成及控制信号的设计（续）（6）程序计数器（PC）一、CPU的总体结构及设计第二部分：第4章中央处理器程序计数器为16位，保存