计算机组成原理第五章 第1讲 CPU功能和组成.ppt

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1、CPU功能和组成计算机硬件结构运算器控制器存储器输入设备输出设备第五章中央处理器5.1CPU功能和组成5.2指令周期5.3时序产生器5.4微程序控制器及其设计5.5硬布线控制器及其设计5.6流水CPU5.7RISC的CPU5.1CPU的功能和组成从冯诺依曼的程序存储思想说起…1、CPU的功能指令控制（程序的顺序控制）操作控制（微操作控制信号处理指令）时间控制（微操作控制信号的定时）数据加工（算术运算和逻辑运算）中断处理5.1.2CPU的基本组成运算器、控制器、Cache标记黄色五星表示此处内容可观看教材配套的CAI动画5.1.2CPU的基本组成运算器：数据加工处理部件。执行所有算术运算执行

2、所有逻辑运算5.1.2CPU的基本组成运算器、控制器、Cache5.1.2CPU的基本组成控制器：完成协调和指挥整个计算机系统的操作。从指令Cache中取出一条指令，给出下一条指令的地址对指令译码产生相应操作控制信号指挥并控制CPU、数据Cache和输入输出设备间的数据流动5.1.2CPU的基本组成运算器、控制器、Cache5.1.2CPU的基本组成Cache：高速缓冲存储器，存储数据和程序数据Cache指令Cache5.1.3CPU中的主要寄存器运算器、控制器、Cache5.1.3CPU中的主要寄存器数据缓冲寄存器：暂时存放从数据存储器读出的数据或者存放来自外设的数据或者存放ALU运算结

3、果。5.1.3CPU中的主要寄存器运算器、控制器、Cache5.1.3CPU中的主要寄存器数据缓冲寄存器：暂时存放从数据存储器读出的数据或者存放来自外设的数据或者存放ALU运算结果。指令寄存器：用来保存当前正在执行的一条指令。指令到达指令寄存器后，需经指令译码器译码，方可向操作控制器发出具体的操作信号。5.1.3CPU中的主要寄存器运算器、控制器、Cache5.1.3CPU中的主要寄存器数据缓冲寄存器：暂时存放从数据存储器读出的数据或者存放来自外设的数据或者存放ALU运算结果。指令寄存器：用来保存当前正在执行的一条指令。指令到达指存后，需经指令译码器译码，方可向操作控制器发出具体的操作信号

4、。程序计数器（指令计数器）：程序执行之前：保存起始地址执行过程中：自动修改PC内容，使其总保存下一条指令地址（累加或跳转）。5.1.3CPU中的主要寄存器运算器、控制器、Cache5.1.3CPU中的主要寄存器数据地址寄存器：保存当前CPU访问的数据Cache单元地址。5.1.3CPU中的主要寄存器运算器、控制器、Cache5.1.3CPU中的主要寄存器数据地址寄存器：保存当前CPU访问的数据Cache单元地址。通用寄存器（R0-R3）：ALU运算工作区。5.1.3CPU中的主要寄存器运算器、控制器、Cache5.1.3CPU中的主要寄存器数据地址寄存器：保存当前CPU访问的数据Cache

5、单元地址。通用寄存器（R0-R3）：ALU运算工作区。状态字寄存器（PSW）：保存算数或逻辑运算的各种条件代码，如运算结果进位标志，溢出标志，结果为零标志，结果为负标志，中断标志，系统工作状态等。5.1.4操作控制器与时序产生器运算器、控制器、Cache5.1.4操作控制器与时序产生器CPU的工作过程需要数据在各寄存器之间流动，怎样实现？操作控制器：在各寄存器之间建立数据通路。根据指令码和时序信号，产生各种操作控制信号，正确选择数据通路，把有关数据打入到相关寄存器，完成取指、执行的控制。5.1.4操作控制器与时序产生器按设计方法分两类：存储逻辑型：微程序控制器采用存储逻辑来实现的，也就是把

6、微操作信号代码化，使每条机器指令转化成为一段微程序并存入一个专门的存储器(控制存储器)中，微操作控制信号由微指令产生。时序逻辑型：硬布线控制器采用数字逻辑技术来实现的，其时序控制信号形成部件是由门电路组成的复杂树形网络。5.1.4操作控制器与时序产生器怎样控制每个细节操作发生时间？时序产生器：对各种操作信号实施时间上的控制上述内容为CPU的功能部件介绍对CPU结构有了了解之后关注CPU工作时的动态特征。