计算机组成原理-day6

今天是2021-3-9。

一。中央处理器的功能与组织

组成
由运算器和控制器组成
基本功能

1. 按事先规定的顺序执行指令
2. 产生指令执行过程所需的控制信号
3. 对控制信号进行定时，确保操作控制信号按时有效
4. 对数据进行算数、逻辑运算
5. 处理异常及中断服务请求

基本结构–常用寄存器

1. 程序计数器PC：保存指令地址，可以在顺序寻址或跳跃寻址时改变存储的指令地址
2. 指令寄存器IR：保存指令，指令从主存中取出后就保存在该寄存器中。在指令执行的过程中，该寄存器保存的指令内容不能变化，以保证正常执行
3. 地址寄存器AR：保存CPU访问主存的指令地址和操作数地址
4. 通用寄存器组：用途广泛，可以保存数据和地址
5. 数据寄存器DR：保存CPU向主存写入的数据和CPU从主存读取的指令和数据
6. 状态寄存器：用于存放程序状态字PSW，PSW的各位表示指令执行过程中的各种状态和系统工作状态。

控制器基本结构
指令部件、时序部件、微操作信号发生器、中断控制逻辑
指令译码器、地址形成部件、微操作信号发生器

1. 识别指令的操作码
2. 识别指令的寻址标志位
3. 指令通过前两种指令部件识别完成后，微操作信号发生器产生该指令执行需要的所有操作控制信号
   时序控制部件
4. 产生指令执行过程中的多级时序信号
5. 同步上述产生的操作控制信号，控制它们的执行顺序和执行的时间长短

二。指令周期

从取指令、分析指令到执行完该指令所需的全部时间
机器周期
一个指令周期划分为若干个CPU周期，一般有取指周期、取数周期、执行周期、中断周期
取指周期

1. 根据PC的指从主存取指令
2. 执行指令的顺序寻址

译码/取数周期
3. 识别指令的类型与寻址方式
4. 计算指令的有效地址并获取操作数

执行周期

1. 完成指令操作码规定的操作
2. 在状态寄存器中记录指令执行时的状态
3. 如果程序需要转移，在指令执行时决定转移的地址–跳跃寻址

写回周期
将运算结果写回到结果寄存器或主存中

三。数据通路

指令执行过程中，信息在功能部件之间传递的路径或者依次使用的部件的集合
连接方式
总线中只能串行，专用通路中可以并行
建立数据通路的基本步骤

1. 分析cpu内部结构，找到PC、IR、AR、DR等寄存器，并分析PC增量的数据通路，一般有如下三种：pc自己可以完成自增；cpu内部有专用加法器ADD协助完成；利用ALU帮助执行
2. 分析指令功能，