計(jì)算機(jī)組成原理第五章中央處理器（一）課件-全文預(yù)覽
【正文】 控制器組成結(jié)構(gòu)框圖 指令周期 ?主要內(nèi)容： （ 1）了解與指令執(zhí)行有關(guān)的幾個(gè)時(shí)間概念 ——指令周期、機(jī)器周期（ CPU周期）、時(shí)鐘周期（節(jié)拍）； （ 2）通過(guò)五條典型指令的執(zhí)行過(guò)程來(lái)認(rèn)識(shí)指令功能是怎樣經(jīng)由一系列的微操作來(lái)完成的； （ 3）學(xué)會(huì)用流程圖表示一條指令的微操作構(gòu)成。 ?大型機(jī)的控制臺(tái)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，其質(zhì)量如何在很大程度上影響系統(tǒng)功能的發(fā)揮和應(yīng)用的方便程度。 六、中斷系統(tǒng) 中斷系統(tǒng)是軟硬件的綜合系統(tǒng)，用來(lái)處理計(jì)算機(jī)中出現(xiàn)的一些不可預(yù)知的事件。 ?常由 系統(tǒng)主時(shí)鐘 、 節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器 和 啟停邏輯 等部件組成。 二、指令寄存器 IR（ Instruction Register） ?用來(lái)存放從存儲(chǔ)器中取出的待執(zhí)行指令。 CPU的基本組成 ?教材 圖 。 ?∴ 控制器除了指令控制外，還要針對(duì)每一條指令給出相應(yīng)硬件完成各個(gè)微操作所需要的微操作控制信號(hào)。 ?控制器實(shí)施控制的對(duì)象是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有硬件，故其內(nèi)容的學(xué)習(xí)對(duì)使用和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的人至關(guān)重要。 ?控制器實(shí)施控制的方法：發(fā)出一系列有嚴(yán)格時(shí)序的操作控制信號(hào)。 二、操作控制 ?在保證指令控制的前提下把控制器的任務(wù)細(xì)化到一條指令內(nèi)部 —— 任一指令的功能往往由若干各微操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，例： ? ADD M （（ M） +（ AC） → AC）的微操作。 四、數(shù)據(jù)加工 ?以上三項(xiàng)功能都是指 CPU中控制器的功能，而數(shù)據(jù)加工處理是中 CPU運(yùn)算器的功能。一般 PC內(nèi)容順序增 1；遇轉(zhuǎn)移類指令，將目標(biāo)地址臵入 PC即可。 四、時(shí)序部件 ?產(chǎn)生計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中需要的各種時(shí)序信號(hào)，送給操作控制部件。具體地說(shuō)控制器的設(shè)計(jì)有三種方法（也叫控制器的三種構(gòu)成方式）： （ 1）組合邏輯的設(shè)計(jì)方法，又叫硬布線方法、常規(guī)的控制器設(shè)計(jì)方法； ?（ 2）存儲(chǔ)邏輯的設(shè)計(jì)方法，又叫微程序設(shè)計(jì)方法； ?（ 3）可編程邏輯陣列設(shè)計(jì)方法即 PLA設(shè)計(jì)方法。 ?微機(jī)的控制臺(tái)。請(qǐng)注意其中操作控制部件的輸入與輸出。不同指令周期中機(jī)器周期的種類和數(shù)量可能不同。 ?一個(gè)機(jī)器周期由幾個(gè)節(jié)拍構(gòu)成。 166。 首先了解五條指令的具體內(nèi)容，詳見 0 取指令 PC+1 對(duì)指令譯碼 開始 執(zhí)行指令 取下條指令 PC+1 取指令周期 (FETCH) 執(zhí)行周期 (EXE) 一個(gè) CPU周期 CLA指令周期 CLA指令的指令周期 —— 非訪內(nèi)指令（含義） 指令 CLA的功能：清零累加器，即 0→AC 一個(gè) CPU周期 ALU AC 000 020 PC 000 020 ① 地址 指令或數(shù)據(jù)內(nèi)容 20 CLA 21 ADD 30 22 STA 40 23 NOP 24 JMP 21 166。 30 000 006 31 40 存和數(shù) ② 地 址 總 線 ABUS CLA 數(shù) 據(jù) 總 線 DBUS MDR CLA IR 指令 譯碼器 操作控制器 時(shí)序產(chǎn)生器 時(shí)鐘 狀態(tài) 反饋 指令寄存器 MAR … 微操作控制信號(hào) 算術(shù)邏輯單元 累加器 程序計(jì)數(shù)器 地址寄存器 數(shù)據(jù)緩沖 寄存器 存 儲(chǔ) 器 CPU ① C（清 AC） 圖 CLA指令 執(zhí)行階段 ADD指令的指令周期 —— 需要訪問(wèn)內(nèi)存去取數(shù) 并要執(zhí)行加法指令 ADD 30的功能： ? （ AC） +（ 30） → AC 取指令 PC+1 指令譯碼 送 操作數(shù) 地址 取出 操作數(shù) 執(zhí)行加 法操作 開始 取下條 指令 PC+1 取指令周期 執(zhí)行周期 1 執(zhí)行周期 2 FETCH EXE1 EXE2 一個(gè) CPU周期 一個(gè) CPU周期 一個(gè) CPU周期 ADD指令周期 ALU 000 000 000 021 PC 000 021 ① 地址 指令或數(shù)據(jù)內(nèi)容 20 CLA 21 ADD 30 22 STA 40 23 NOP 24 JMP 21 166。 30 000 006 31 40 存和數(shù) 地 址 總 線 ABUS ADD 30 數(shù) 據(jù) 總 線 DBUS MDR ADD 30 IR 指令 譯碼器 操作控制器 時(shí)序產(chǎn)生器 時(shí)鐘 狀態(tài) 反饋 指令寄存器 MAR … 微操作控制信號(hào)
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