第六章-中央处理部件cpu.ppt

《第六章-中央处理部件cpu.ppt》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、第六章中央处理部件CPU6.1计算机的硬件系统6.2控制器的组成6.3微程序控制计算机的基本工作原理6.4微程序设计技术6.5硬布线控制的计算机6.6控制器的控制方式6.7流水线工作原理6.8CPU举例6.9计算机的加电及控制过程本章教学内容重点1.控制器的作用.组成.指令的执行过程.2.微程序控制器的工作原理:组成.产生控制信号的方法.3.微程序控制器的一些基本概念,与机器指令级的比较.4.微程序的微指令编码译码方法.5.产生后继微指令地址的方法.6.微指令的格式:水平和垂直型微指令.7.硬布线控制器的组成,

2、控制信号的产生方法,时序的作用和产生方法.8.硬布线控制器的设计步骤和方法.9.硬布线控制器与微程序控制器的比较.10.控制器的控制方式的含义与种类.11.流水线工作原理.12.流水线的相关问题(数据相关和程序相关).难点对于指令执行过程的理解、微程序设计技术和控制器的设计方法以及CPU的构成.2计算机组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件。微处理器:运算器+控制器集成在一个芯片上，通常称之为中央处理部件(CPU)。控制器的作用:协调并控制计算机的各个部件执行程序的指令序列。计算机的工作过程：

3、加电→产生reset信号→执行程序→停机→停电。机器加电时：（1）可以利用reset信号将某值(例如全“0”)置于程序计数器PC中，此即为开机后执行的第一条指令的地址，也就是固定程序入口地址；（2）也可以直接在指令寄存器中置入一条无条件转移指令(转移到固定程序入口)，然后开始执行程序。固定程序:先对计算机各部件进行测试，然后进入操作系统环境，等候操作员从键盘送入命令，或用鼠标器对显示屏上的图标进行选择。(一般放在ROM中)程序执行过程：计算机从程序入口地址开始执行该程序的指令序列，是不断地取指令、分析指令和执行

4、指令这样一个周而复始的过程。实现原理：当前正在执行的指令地址是放在控制器的程序计数器(PC)中的。36.1计算机的硬件系统一．Intel80386微机系统图6．1是由Intel80386微处理器等器件组成的微机系统，Intel80386是32位微处理器。(P163)4Intel80386微机系统框图是系统中主要的处理、控制部件机器加电时产生reset信号，计算机各个部件处于初始状态。执行的第1条指令的地址为0FFFFFFF0H，为一条转移指令，转到引导程序入口。Clk是clk2的二分频时钟信号80386通过总线

5、与存储器和I/O设备交换信息。对总线的使用需要总线控制逻辑来管理。快速设备通过DMA方式与主存交换信息。慢速设备通过中断方式与主存交换信息。当CPU与主存交换信息时，由于速度不匹配，CPU需要等待，ready信号是由存储器发出的，表明CPU需要的读写命令已完成。80287/387协处理器与80386并行工作，扩充了80386的指令系统，主要完成浮点运算和高精度整数运算，80386自动将取得的协处理器指令传给80387。5二．Intel80386结构及外部连线80386包括：指令部件：完成取指及指令译码功能；执行

6、部件：包括ALU、乘法部件、寄存器等；存储管理部件：用来确定存储器地址。80386微处理器芯片通过引出端与计算机的其它部件连接。各引出端的功能如下：6ADS：地址状态信号，表示地址线、总线周期定义信号已有效，开始总线周期进行读写。NA：本次读/写操作虽未完成，允许送下一周期的地址和读写信息，使两次操作重叠。ready：当存储器或I/O设备完成操作后发出的信号。386接到此信号后，结束本周期。BS16：表示被访问的存储器或I/O设备的数据传送宽度为16位。PEREQ：协处理器请求386在存储器与协处理器之间传送一

7、个数据。BUSY：协处理器忙，不能接收另一个指令。ERROR:协处理器出现了一个错误主设备：占用总线的设备。从设备：与主设备通信的设备。I/O设备作主设备时，发出hold信号申请。当CPU同意总线请求，可以释放总线，发hlda。其余引出端均呈高阻状态。INTR为中断请求信号,NMI不可屏蔽中断请求信号,RESET为总清或复位信号在80386与存储器或I／O设备之间传送(读写)一个数据的时间称为总线周期。W／R#区分是写周期(当W／R#为1时)还是读周期(当W／R#为0时)D／C#表示是数据周期还是控制(取指)周

8、期M／IO#表示是访问存储器还是I／O设备LOCK#为总线锁定信号，当它为低电位时，不允许芯片外部的信号打断当前总线周期的操作，即CPU不允许让出总线控制权。76．2控制器的组成一.控制器的功能计算机对信息进行处理(或计算)是通过程序的执行而实现的，程序是完成某个确定算法的指令序列，要预先存放在存储器中。控制器的作用:控制程序的执行，它必须具有以下基本功能：1．取指令当程序已在存储器中