計算器組成原理 1

2021-09-19 04:08:04 字數 1454 閱讀 5156

組成:運算器和控制器(cpu內),儲存器,輸入,輸出

指令含操作碼和位址碼,位址碼可有多個,如把a處資料移到b處

運算器:alu(算術邏輯單元,用於進行算術邏輯運算),最少三暫存器(acc累積器,mq乘商暫存器,x運算元暫存器)

控制器:pc(程式計數器,可自動加1形成下一條指令位址),ir(指令暫存器),cu(控制單元,用於解釋指令和發出命令來執行指令),計算機在控制器指揮下工作

儲存器:主儲存器:mdr(資料),mar(位址),儲存體,還有輔存(外存)

mdr和mar功能上是主存的一部分,但是是在cpu內部,通過資料匯流排和位址匯流排與主存互動

單條指令操作:取指,分析,執行

舉例:ax(乘法)

取數指令,取x:pc-mar,mdr-ir,op(ir)-cu,cu發現為取數指令,cu送至mar並命令儲存器進行讀操作,ad(ir)-mar,mdr-acc,pc加1

乘法指令:cu發現為乘法指令,ad(ir)-mar,mdr-mq,a放入mq後,cu向運算器發出乘法命令,ax結果放入acc,pc加1

機器字長:cpu一次能處理資料的位數,和暫存器位數相關,如字長短,運算的資料位數多,多次運算。

匯流排:連線部件的資訊傳輸線,某時刻,只能乙個發,可多個接

儲存匯流排:連線cpu和主存,輸入/輸出匯流排:cpu和io

資料匯流排

位址匯流排:只能cpu單向輸出,指明需訪問的主存位址或io裝置位址

控制匯流排:多個部件掛在資料和位址匯流排上,各部件如何在不同時刻占用匯流排,傳輸控制訊號,可cpu發出,也可外設發出

控制訊號:時鐘(用於同步各種操作),復位(初始化所有部件),匯流排請求( 某部件需獲得匯流排使用權),匯流排允許(cpu說ok),中斷請求(某部件提出中斷請求),中斷響應(中斷請求已被接收),儲存器讀寫(cpu發出),io讀寫(cpu發出)

匯流排寬度(根數),匯流排頻寬(資料傳輸速率,頻率乘寬度),匯流排(多路)復用:比如分時傳位址和資料

ram(隨機,可讀寫,主存多採用) rom(唯讀,主存也可部分採用,比如固化作業系統,存放常數)

查詢-中斷-dma-通道

dma:直接記憶體訪問,裝置和主存有資料通道,如磁碟,訪問乙個塊的資料不需要反覆中斷(反覆cpu介入),當乙個塊讀寫完後再中斷(cpu介入)

通道:特殊的處理機(cpu),執行通道程式,如讀取多個不相鄰塊

io介面和裝置控制器:這兩個功能基本重疊,如果要分開來說,裝置控制器通過io介面(連線電路)和主機相連

指令週期:取指 間址(可能不存在,若指令的位址碼不是運算元的位址,需要根據位址碼再次訪存獲取運算元的位址) 執行(上述的分析也在這裡) 中斷 (有中斷才有此週期)

取指週期資料流:

指令週期 機器週期(基準,訪存時間,可大致認為取指週期長度) 時鐘週期(cpu主頻即時鐘訊號頻率,基本上控制每個微操作產生),訪存也有多個微操作

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