計(jì)算機(jī)組成原理第五章中央處理器一課件-文庫(kù)吧資料
2024-10-13 15:42本頁(yè)面
【正文】 、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。 ?所謂 “ 控制器的設(shè)計(jì) ” 主要就是針對(duì)該部件而言。 ?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。 三、指令譯碼器 ID（ Instruction Decoder） ?對(duì)指令的操作碼即 IR（ OP）進(jìn)行譯碼，識(shí)別出當(dāng)前指令的操作性質(zhì)，結(jié)果送到操作控制部件。 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。 ?任何程序執(zhí)行前，需將程序首地址臵入 PC中。 CPU的基本組成 ?教材 圖 。 ? ∴ 控制器在指令控制和操作控制的同時(shí)，還要負(fù)責(zé)為每個(gè)操作帶上時(shí)間長(zhǎng)度及順序的信號(hào)即時(shí)序信號(hào)。 ?∴ 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)。 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(yùn)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。 ?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。第五章 中央處理器 ? CPU的構(gòu)成：運(yùn)算器 +控制器 ?控制器：計(jì)算機(jī)的指揮中心，控制所有部件協(xié)調(diào)一致地工作以完成信息處理的任務(wù)。 ?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)。 ?重點(diǎn)： 控制器的設(shè)計(jì)方法 —— 硬布線設(shè)計(jì)法和微程序設(shè)計(jì)法。 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。 ?三、時(shí)間（時(shí)序）控制 在操作控制的同時(shí)，即考慮空間因素（微操作對(duì)應(yīng)哪個(gè)硬件）的同時(shí)，還要明確每個(gè)微操作占多少時(shí)間、各個(gè)操作之間的先后次序如何 … 即考慮時(shí)間因素。 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。 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(shí)序產(chǎn)生器 時(shí)鐘 狀態(tài) 反饋 指令 寄存器 AR … 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 CPU 存儲(chǔ)器 輸入 / 輸出 PSWR 狀態(tài)條件 寄存器 圖 CPU模型 ?在 圖 ： 一、分割運(yùn)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(guò)程 ? CPU中的主要寄存器 ? 操作控制器與時(shí)序產(chǎn)生器 ?控制器為完成上述指令控制、操作控制和時(shí)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(jì)數(shù)器 PC（ Program Counter） ?存放待執(zhí)行指令在存儲(chǔ)器中的地址，又叫指令地址寄存器。一般 PC內(nèi)容順序增 1；遇轉(zhuǎn)移類(lèi)指令，將目標(biāo)地址臵入 PC即可。 ?實(shí)際是存儲(chǔ)器 → MDR→IR 。 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。 五、操作控制部件 —— 微操作控制信號(hào)的產(chǎn)生部件 ?任何指令的執(zhí)行過(guò)程都是一個(gè)微操作序列產(chǎn)生的過(guò)程；操作控制部件就是用來(lái)產(chǎn)生與各條指令對(duì)應(yīng)的微操作控制信號(hào)。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。 中斷系統(tǒng)在邏輯（功能）上屬于控制器的一部分。 ?微機(jī)的控制臺(tái)。 ?控制臺(tái)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。請(qǐng)注意其中操作控制部件的輸入與輸出。 指令周期的基本概念 一、指令周期 一條指令從主存儲(chǔ)器中取出來(lái)到執(zhí)行完畢所需要的 時(shí)間 ，常將其分成兩個(gè)階段 ——取指令、分析和執(zhí)行指令。不同指令周期中機(jī)器周期的種類(lèi)和數(shù)量可能不同。 ?常定義機(jī)器周期的長(zhǎng)度為主存的存取周期 Tm。 ?一個(gè)機(jī)器周期由幾個(gè)節(jié)拍構(gòu)成。甚至一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)的節(jié)拍長(zhǎng)度可以都相等也可以長(zhǎng)度不等。 166。 166。 首先了解五條指令的具體內(nèi)容，詳見(jiàn) 0 取指令 PC+1 對(duì)指令譯碼 開(kāi)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)
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