计组原理--中央处理器

CPU的基本结构

1.分为运算器和控制器，运算器的功能是数据的运算处理，控制器的功能是取指令、分析指令、执行指令、中断处理
2.用户可见的寄存器：通用寄存器组、程序状态寄存器(PSWR)、程序计数器(PC)、累加寄存器(ACC)
3.用户不可见的寄存器：指令寄存器(IR)、暂存寄存器(DR)、MAR、MDR

指令执行过程

1.取指周期

1)PC->MAR
2)MAR->地址总线->主存
3)CU->控制总线->主存
4)主存->数据总线->MDR->IR
5)PC+1->PC

2.间址周期

1)IR/MDR->MAR->地址总线->主存
2)CU->控制总线->主存
3)主存->数据总线->MDR

3.执行周期

多种多样，具体问题具体分析

4.中断周期

1)(SP-1)->MAR->地址总线->主存
2)CU->控制总线->主存
3)PC->MDR->数据总线->主存
4)CU->PC

数据通路

在功能部件之间传送的路径
种类：1.单总线 2.三总线 3.专用数据通路

控制器CU

硬布线控制器

由组合电路根据当前指令码、状态、时序产生控制信号、速度快、不易扩展。

微程序控制器

以微程序的形式存放在控制存储器中，速度较慢，易扩展。

指令流水线

定义：一条指令的执行过程分成多个阶段，每个子过程与其他子过程并行执行。每个子过程由专用的功能段实现，各功能段所需时间尽量相等，否则，时间长的功能段将成为流水线的瓶颈。
影响因素：1.结构相关（争用同一系统资源） 2.数据相关（等待前一指令得出所需数据） 3.控制相关（遇到转移指令和其他修改pc值的指令）