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时间:2020-09-27
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1、计算机组成原理总复习总线CPUM接口I/O设备建立整机概念两个层次两个方面CPU整体概念硬件系统整机概念逻辑组成工作机制1主要内容:1、CPU(1)逻辑组成寄存器传送级:微操作控制级:各类指令的流程微命令序列寄存器、控制器、ALU设置,数据通路结构(2)工作机制指令的执行过程微命令序列微命令产生方式时序控制方式:组合逻辑控制微程序控制同步控制2(3)常用运算方法规则原码、补码加、减、一位乘法,原码不恢复余数除法,浮点运算法(1)基本概念(2)半导体存储器的逻辑设计芯片地址分配、片选逻辑、框图2、存储器3、总线(1)基本概念(2)系统总线:信号组成,时
2、序控制方式34、接口I/O传送的控制机制中断:基本概念、中断控制器与接口、中断过程DMA:基本概念、DMA控制器与接口、DMA过程4一、CPU组织1.1、CPU数据通路框图(寄存器级)1、结构特点(1)寄存器独立结构可编程:R0~R3、PC、SP、PSW非编程:C、D、IR、MAR、MDR5R0~R3R0~R3CDCDSPPCPSWMDRA移位器BALUR2R0R1MI/OCB内总线CR3DMARMDRIRPCSPPSWABDB控制逻辑6IRPCARDRR0R1R2R3MABALUIRiIRoPCiPCoARiDRiDRoR0iR0oR3iR3oXi
3、YiA总线B总线G+-R/W72ALU部件作为CPU内部数据传送通路的中心。输入选择器:选择操作数来源ALU:运算处理输出移位器:选择输出方式3內总线数据总线(ALU总线),实现数据分配。4与系统总线的连接由MAR、MDR,PC实现连接。81.2工作机制用寄存器传送语言描述指令从读取到执行的整个流程。1.2.1指令流程(寄存器传送级)拟定流程的关键:清楚数据通路结构掌握基本寻址方式1、基本寻址方式寄存器寻址:R寄存器间址:(R)立即寻址:(PC)+变址:X(R)相对寻址:X(PC)92、思路(2)分清源和目的,确定所采用的寻址方式先访问源,再访问目的
4、(1)了解指令功能,具体完成什么操作MOV:源数目的地ADD:结果目的地JMP:转移地址PCRST:返回地址PCJSR:子程序入口PC,并保存返回地址10指令流程在微操作级的具体实现。1.2.2微命令序列微命令设置:(1)数据通路操作ALU输入选择:R0A、CB、……ALU功能选择:加、减、加1、传送、……移位功能选择:左移、右移、直送、……结果分配:CPR0、CPR1、CPC、……(2)访存操作地址使能EMAR、读R、写W(读/写R/W)、置入SMDR、置入SIR111.2.2微命令的产生方式1、组合逻辑控制方式(1)基本思想综合化简产生微命令的条
5、件,形成相应逻辑式,用组合逻辑电路实现。执行指令时,由组合逻辑电路(微命令发生器)在相应时间发出所需微命令,控制有关操作。(2)优缺点优点:速度快。缺点:设计不规整,结构零乱,不易修改、扩充指令系统功能。(3)应用用于高速计算机及小规模机器中。122、微程序控制方式(1)基本思想1)将微命令以代码形式编成微指令,控制一步操作;2)若干微指令编成一段微程序,解释执行一条机器指令;3)微程序事先存放在控制存储器(CM)中,执行机器指令时再取出。注意区分:微指令:机器指令:产生微命令,控制完成机器指令功能的一步操作。实现指令系统功能所规定的一种操作。13微
6、程序:工作程序:包含若干微指令,解释执行一条机器指令包含若干机器指令,完成某一特定任务CM:主存:存放微程序,位于CPU内。存放工作程序,位于CPU外。(2)优缺点优点:结构规整,设计效率高,性价比高,可靠性高,易于修改、扩展指令系统功能。缺点:速度较慢,执行效率受影响。(3)应用用于速度要求不是很高、功能复杂的机器中,特别适用于系列机。141.2.3时序控制方式掌握定义、特点、应用场合。1、同步控制方式(1)定义:各项操作与统一时序信号同步。操作与时序信号的关系同步控制方式异步控制方式(2)特点:1)有明显时序时间划分;3)各步操作的衔接、各部件之
7、间的数据传送受严格同步定时控制。2)时钟周期(节拍)时间固定;(3)应用场合:用于CPU内部、设备内部、总线操作(各挂接部件速度差异小、传送时间确定、传送距离较近)。152、异步控制方式(2)特点:1)无严格时钟周期划分;2)各操作间的衔接、各部件之间的数据传送采取异步应答方式。(3)应用场合:用于异步总线操作(各挂接部件速度差异大、传送时间不确定、传送距离较远)。(1)定义:各项操作按需要安排不同时间,不受统一时序约束。主设备:从设备:申请并控制总线的设备。响应主设备请求的设备。163、同步方式在实际应用中的变化(2)总线周期中插入延长周期。(3)
8、同步方式引入异步应答。(1)不同指令安排不同时钟周期数。(扩展同步方式)1.3运算方法与运算器1.3.1运算
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