CPU
CPU两大核心部件:运算器+控制器
运算器的核心:ALU(算数逻辑单元),功能:对数据进行加工。基本结构:ALU、暂存寄存器、通用寄存器组、累加寄存器ACC、程序状态寄存器PSW、移位器、计数器。
控制器功能:取指令、分析指令、执行指令。基本结构:程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器、时序系统、微操作信号发生器、MAR、MDR。
用户可见的寄存器(可更改内容的):通用寄存器组、PSW、PC
不可见的:MAR、MAD、IR、暂存寄存器
CPU功能
指令控制。完成取指令、分析指令、执行指令的操作,即程序的顺序控制。
操作控制。一条指令功能往往是由若干操作信号组合完成的。CPU管理并产生由内存取出每条指令的操作信号,把各操作信号送往相应的部件,从而控制这些部件按指令要求进行动作。
时间控制。对各操作加以实践的控制。时间控制要为每条指令按时间顺序供应有的控制信号。
数据加工。对数据进行算数和逻辑运算。
中断处理。对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理。
指令执行过程
数据通路的功能与基本结构
如何设置路径?描述指令执行过程中信号和数据在这些路径上的传输。
控制器的功能和工作原理
如何指挥整个系统工作?控制器的设计---硬布线、微程序
硬布线控制器:纯硬件实现的控制器。特点:指令越多,设计和实现就越复杂,因此一般用于RISC。扩充指令较困难。执行速度很快。微操作控制信号由组合逻辑电路根据当前的指令码、状态和时序,即时产生。
微程序控制器:一段代码的执行步骤由指令描述,对于每条指令的执行步骤用微指令描述。每一种指令对应一个微程序,一个微程序包含多条微指令,一个微指令可能包含多个微命令,一个微命令对于一个微操作。
指令流水线
多处理器系统和硬件多线程 (基本概念)