返回目錄《計算機組成原理筆記目錄（2019 王道考研）》
5.1 cpu的功能和基本結構
本章總覽
1.cpu的功能和結構
1.需要提供哪些功能？
2.對應這些功能需要有哪些結構？
2.指令執行過程
1.指令週期的概念：一條指令的執行分為不同的階段
2.資料流：不同階段要求依次訪問的資料序列
3.指令執行方案：如何安排多條指令的執行？
3.資料通路的功能和基本結構
1.如何設定部件之間的連線路徑？
2.描述指令執行過程中訊號和資料在這些路徑上的傳輸
4.控制器的功能和工作原理
1.控制器如何指揮整個系統的工作？
2.控制器的設計
1.硬佈線
2.微程式
5.指令流水線
1.為什麼引入流水線結構？
2.有哪些結構？
3.會產生什麼問題？
1.cpu的功能
1.指令控制：完成取指令、分析指令和執行指令的操作，即程式的順序控制。
2.操作控制：一條指令的功能往往是由若干操作訊號的組合來實現的。
cpu管理並產生由記憶體取出的每條指令的操作訊號，把各種操作訊號送
往相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作
3.時間控制：對各種操作加上時間上的控制。時間控制要為指令按時間順序
提供相應的控制訊號。
4.資料加工：對資料進行算數和邏輯運算。
5.中斷處理：對計算機執行過程**現的異常情況和特殊請求進行處理。
2.運算器和控制器的功能
1.運算器的功能：對資料進行加工
2.控制器的功能：協調並控制計算機各種部件執行程式的指令序列，
基本功能包括：取指令、分析指令、執行指令
2.分析指令：操作碼解碼（分析本條指令要完成什麼操作）
產生運算元的有效位址。
控制序列，控制運算器、儲存器以及i/o裝置完成相應的操作。
4.中斷處理：管理匯流排及輸入輸出：處理異常情況（如掉電）和
特殊請求（如印表機請求列印一行字元）
3.運算器的基本結構
1.算術邏輯單元alu：主要功能是進行算術/邏輯運算。
2.通用暫存器組：如ax，bx，cx，dx，sp等，用於存放運算元
（包括源運算元、目的運算元及中間結果）和各種位址資訊等。
sp是堆疊指標，用來指示站定的位址
**通用暫存器組與alu如何相連？
如果直接用導線相連，相當於多個暫存器同時並一直想alu傳輸資料
解決辦法1：使用多路選擇器，根據控制訊號選擇一路輸出
解決辦法2：使用三態門可以控制每一條路是否輸出
特點：效能較高，基本不存在資料衝突現象，但結構複雜，硬體量大，不易實現。
2.cpu內部單匯流排方式：將所有暫存器的輸入端和輸出端都連在一條公共的通路上。
要有乙個暫存暫存器
特點：結構簡單，容易實現，但資料傳輸存在較多衝突現象，效能較低。
如圖所示
3.暫存暫存器：可以用於暫存從主存讀來的資料，這個資料不能存放在通用暫存器中，
否則會破壞原有內容。
4.累加暫存器alu：它是乙個通用暫存器，用於暫時存放alu運算的結果資訊
5.程式狀態字暫存器psw：保留由算數邏輯運算指令或測試指令的結果而建立的各種狀態資訊
如：溢位標誌（op）、符號標誌（sf）、零標誌（zf）、進製標誌（cf）
psw中的這些位參與並決定微操作的形成。
6.移位器：對運算結果進行移位運算
7.計數器：控制乘除運算的操作步數。
4.控制器的基本結構
去主存中取指令的。因程式中指令（通常）是順序執行的，所以pc由自增功能。
2.指令暫存器ir：用於儲存當前正在執行的那條指令
3.指令解碼器：僅對操作碼字段進行解碼，向控制器提供特殊的操作訊號。
4.微操作訊號發生器：根據ir的內容（當前指令）、psw的內容（狀態資訊）及時序訊號，
產生控制整個計算機系統所需的各種控制訊號，其結構有組合邏輯型和儲存邏輯型兩種
5.時序系統：用於產生各種時序訊號，它們都是由統一時鐘（clock）分頻得到。
7.儲存器資料暫存器：用於存放向主存寫入的資訊或從主存中讀出的資訊。
**控制器的結構
5.整個cpu的結構
使用者可見的暫存器（可程式設計）
通用暫存器組、程式狀態字暫存器psw、程式計數器pc、acc
使用者不可見的暫存器
mar、mdr、ir、暫存暫存器
第8章 CPU的結構和功能
控制器取指令 分析指令 執行指令 cpu功能 指令控制 操作控制 時間控制 資料加工 處理中斷 cpu結構 暫存器 cu alu 中斷系統 使用者可見暫存器 控制和狀態暫存器 使用者可見暫存器 通用暫存器 資料暫存器 位址暫存器 條件碼暫存器 控制和狀態暫存器 mar mdr pc ir 指令週期 ...
cpu的基本結構及其工作原理
處理器 cpu，central processing unit 是一塊超大規模的積體電路，是一台計算機的運算核心 core 和控制核心 control unit 它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料。處理器主要包括運算器 算術邏輯運算單元，alu，arithmetic logic ...
計算機組成原理筆記 CPU的結構和功能
cpu的結構 控制器的功能 取指令分析指令 指令控制 執行指令，發出各種操作命令 操作控制 控制程式輸入及結果的輸出 匯流排管理 時間控制 處理異常情況和特殊請求 處理中斷 運算器的功能 實現算術運算和邏輯運算 資料加工 cpu結構框圖 cpu與系統匯流排 指令控制 pc ir 操作控制 時間控制 ...