計算機(jī)組成原理第八章-文庫吧資料
2024-10-08 20:06本頁面
【正文】 amp。 1 amp。第八章 CPU 的結(jié)構(gòu)和功能 CPU 的結(jié)構(gòu) 指令流水 指令周期 中斷系統(tǒng) CPU 的結(jié)構(gòu) 一、 CPU 的功能 取指令 分析指令 執(zhí)行指令，發(fā)出各種操作命令 控制程序輸入及結(jié)果的輸出 總線管理 處理異常情況和特殊請求 1. 控制器的功能 2. 運(yùn)算器的功能 實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 指令控制 操作控制 時間控制 數(shù)據(jù)加工 處理中斷 二、 CPU 結(jié)構(gòu)框圖 PC IR 指令控制 操作控制 時間控制 數(shù)據(jù)加工 處理中斷 ALU 寄存器 中斷系統(tǒng) 1. CPU 與系統(tǒng)總線 CU 時序電路 寄存器 ALU 中斷 系統(tǒng) CU CPU 控制總線 數(shù)據(jù)總線 地址總線 2. CPU 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 算術(shù)和 布爾邏輯 取反 移位 狀態(tài)標(biāo)志 內(nèi)部 數(shù)據(jù)總線 C P U 寄存器 CU 中斷 系統(tǒng) ALU 控制信號 … 1. 用戶可見寄存器 (1) 通用寄存器 三、 CPU 的寄存器 存放操作數(shù) 可作 某種尋址方式所需的 專用寄存器 (2) 數(shù)據(jù)寄存器 存放操作數(shù) （滿足各種數(shù)據(jù)類型） 兩個寄存器拼接存放雙倍字長數(shù)據(jù) (3) 地址寄存器 存放地址 ，其位數(shù)應(yīng)滿足最大的地址范圍 用于特殊的尋址方式 段基值 棧指針 (4) 條件碼寄存器 存放條件碼 ，可作程序分支的依據(jù) 如 正、負(fù)、零、溢出、進(jìn)位等 2. 控制和狀態(tài)寄存器 (1) 控制寄存器 PC 控制 CPU 操作 (2) 狀態(tài)寄存器 狀態(tài)寄存器 其中 MAR MDR IR 用戶不可見 存放條件碼 PSW 寄存器 存放程序狀態(tài)字 PC 用戶可見 3. 舉例 Z8000 8086 MC 68000 MAR M MDR IR 四、 控制單元 CU 和中斷系統(tǒng) 1. CU 產(chǎn)生全部指令的微操作命令序列 組合邏輯設(shè)計 微程序設(shè)計 硬連線邏輯 存儲邏輯 2. 中斷系統(tǒng) 參見 第四篇 五、 ALU 參見 參見 第六章 指 令 周 期 一、 指令周期的基本概念 1 . 指令周期 取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時間 完成一條指令 執(zhí)行 取指、分析 取指階段 取指周期 執(zhí)行階段 執(zhí)行周期 （取指、分析） （執(zhí)行指令） 指令周期 取指周期 執(zhí)行周期 2. 每條指令的指令周期不同 取指周期 指令周期 取指周期 執(zhí)行階段 指令周期 取指周期 執(zhí)行周期 指令周期 NOP ADD mem MUL mem 3. 具有間接尋址的指令周期 4. 帶有中斷周期的指令周期 取指周期 間址周期 指令周期 執(zhí)行周期 取指周期 間址周期 指令周期 執(zhí)行周期 中斷周期 5. 指令周期流程 取指周期 執(zhí)行周期 有間址嗎？ 有中斷嗎？ 間址周期 中斷周期 是 是 否 否 6. CPU 工作周期的標(biāo)志 CPU 訪存有 4 種性質(zhì) 取 指令 取 地址 取 操作數(shù) 存 程序斷點(diǎn) 取指周期 間址周期 執(zhí)行周期 中斷周期 FE D IND D INT D CLK 1 FE 1 IND 1 EX 1 INT EX D CPU 的 4個工作周期 1. 取指周期數(shù)據(jù)流 二、 指令周期的數(shù)據(jù)流 MDR CU MAR PC IR 存儲器 CPU 地址總線 數(shù)據(jù)總線 控制總線 +1 2
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