【计算机组成】中央处理器

CPU的组成与功能

　　

数据通路

• 概念：执行部件间传送信息的路径，分共享通路（总线）和专用通路
• 抽象模型：时钟驱动下，A --> 组合逻辑 --> B
• D触发器定时模型：
  • 时钟触发前要稳定一段时间：建立时间（Setup Time）
  • 时钟触发后要稳定一段时间：保持时间（Hold Time）
  • 时钟触发到输出稳定的时间：触发器延迟（Clk_to_Q）
  • 与时钟周期的关系：
    • 时钟周期 > Clk_to_Q + 关键路径时延 + Setup Time
    • Clk_to_Q + 最短路径时延 > Hold Time

指令周期

• 指令执行的一般流程
  

• 基本概念
  • 时钟周期 = 节拍脉冲 = 震荡周期
  • 机器周期 = CPU 周期 = 从主存读取一条指令的最短时间
  • 指令周期 = 从主存读指令并执行指令的时间
    

• 指令时间控制：

  	机器周期数	节拍数	同步方式	实践
  定长指令周期	不变	不变	按机器周期	mips 单周期
  变长指令周期	变	变	按时钟周期	mips 多周期

  

CPU设计

略，详情请参见《自制CPU系列》