計算機組成原理第五章中央處理器一課件(存儲版)
【正文】 其他部件 的微操作 控制信號 … 指令信息 …… 自 主 存 去 主 存 +1 … … … 時序信號 …… 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)的幾個時間概念 ——指令周期、機器周期（ CPU周期）、時鐘周期（節(jié)拍）； （ 2）通過五條典型指令的執(zhí)行過程來認識指令功能是怎樣經(jīng)由一系列的微操作來完成的； （ 3）學(xué)會用流程圖表示一條指令的微操作構(gòu)成。具體個數(shù)可以是固定的 —— 定長機器周期，也可以是變化的 —— 變長機器周期。 166。 166。 166。并列出相應(yīng)的微操作控制信號序列。畫出取數(shù)指令“ LDA （ R3）， R0”的指令周期流程圖，其含義是將（ R3）為地址的主存單元的內(nèi)容取至寄存器 R0中，標(biāo)出各微操作控制信號序列。另外，線上標(biāo)注有小圈表示有控制信號，例中 yi表示 y寄存器的輸入控制信號， R1o為寄存器 R1的輸出控制信號，未標(biāo)字符的線為直通線，不受控制。 166。 166。 040 存和數(shù)單元 數(shù)據(jù) 表 五條典型指令組成的程序 ~（ ~164）五條典型指令的執(zhí)行過程圖例。 三、節(jié)拍（時鐘周期、 T狀態(tài)） ?是計算機操作的最小時間單位。 ?綜上所述，給出一個較完整的 控制器組成 的結(jié)構(gòu)框圖。 ?所謂 “ 控制器的設(shè)計 ” 主要就是針對該部件而言。 ?任何程序執(zhí)行前，需將程序首地址臵入 PC中。 CPU的功能和組成 CPU的功能 一、指令控制 ?取指令 —— 執(zhí)行指令 ?∴ 控制器的首要任務(wù)應(yīng)該是保證指令流正常運轉(zhuǎn)，即保證按程序中規(guī)定的指令順序完成指令的執(zhí)行。 ?重點： 控制器的設(shè)計方法 —— 硬布線設(shè)計法和微程序設(shè)計法。 ALU AC PC 地 址 總 線 ABUS 數(shù) 據(jù) 總 線 DBUS DR IR 指令 譯碼器 操作控制器 時序產(chǎn)生器 時鐘 狀態(tài) 反饋 指令 寄存器 AR … 微操作控制信號 算術(shù)邏輯單元 累加器 程序 計數(shù)器 地址 寄存器 數(shù)據(jù) 緩沖 寄存器 CPU 存儲器 輸入 / 輸出 PSWR 狀態(tài)條件 寄存器 圖 CPU模型 ?在 圖 ： 一、分割運算器與控制器 二、 MAR與 MDR的重要作用 三、程序在其中的執(zhí)行過程 ? CPU中的主要寄存器 ? 操作控制器與時序產(chǎn)生器 ?控制器為完成上述指令控制、操作控制和時序控制的功能，需設(shè)臵以下主要部件： 控制器 的組成 一、程序計數(shù)器 PC（ Program Counter） ?存放待執(zhí)行指令在存儲器中的地址，又叫指令地址寄存器。 五、操作控制部件 —— 微操作控制信號的產(chǎn)生部件 ?任何指令的執(zhí)行過程都是一個微操作序列產(chǎn)生的過程；操作控制部件就是用來產(chǎn)生與各條指令對應(yīng)的微操作控制信號。 ?控制臺在邏輯（功能）上屬于控制器的一部分，在硬件上它不可能集成化。 ?常定義機器周期的長度為主存的存取周期 Tm。 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 時序產(chǎn)生器 時鐘 狀態(tài) 反饋 指令寄存器 MAR … 微操作控制信號 算術(shù)邏輯單元 累加器 程序計數(shù)器 地址寄存器 數(shù)據(jù)緩沖 寄存器 存 儲 器 CPU ② +1 ③ ④ ⑤ 加圖： 取出 ADD 指令 ALU 000 000 000 022 PC 000 030 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 STA 40 數(shù) 據(jù) 總 線 DBUS MDR STA 40 IR 指令 譯碼器 操作控制器 時序產(chǎn)生器 時鐘 狀態(tài) 反饋 指令寄存器 MAR
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