計算機硬件系統(tǒng)組成-在線瀏覽
2025-07-13 16:33本頁面
【正文】 轉(zhuǎn)入下一條指令的執(zhí)行過程 形成下一條指令地址 控制器 二、控制器的功能 （一）取指令： （二）分析指令： （三）執(zhí)行指令： （四） I/O操作： （五）處理異常： 三、控制器的組成 根據(jù)對控制器的功能分析，得出控制器的基本組成如下： （一）程序計數(shù)器（ PC）： 為了保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去， CPU必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。在計算機中，各種指令的操作信號以及一條指令的整個執(zhí)行過程都受到時間的嚴(yán)格定時。 （二）操作控制 一條指令的功能往往是由若干個操作信號的組合來實現(xiàn)的，因此， CPU管理并產(chǎn)生由內(nèi)存取出的每條指令的操作信號，把各種操作信號送往相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。 CPU對整個計算機系統(tǒng)的運行是極其重要的，它具有如下四方面的基本功能： （一）指令控制 程序的順序控制稱為指令控制。一旦把程序裝入內(nèi)存儲器，就可以由計算機來自動完成取出指令和執(zhí)行指令的任務(wù)。 第 6章 中央處理部件（ CPU） 中央處理其結(jié)構(gòu) 一、結(jié)構(gòu)框圖 指令部件 時序部件 條件狀態(tài) 寄存器 算邏 部件 控制信號 形成部件 AB DB CB 二、各部件功能 當(dāng)用計算機解決某個問題時，我們首先必須為它編寫程序。指令是一組二進制編碼信息，主要包括兩個內(nèi)容： 一是告訴計算機進行什么操作；二是指出操作數(shù)或操作數(shù)地址。 CPU內(nèi)部的寄存器用來暫存參加運算的操作數(shù)和運算結(jié)果。計算機硬件系統(tǒng)組成 運 算 器 控 制 器 主存儲器 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 總線 和 入出接口 高速緩存 虛擬存儲器 (磁盤設(shè)備 ) 第 6章 中央處理部件（ CPU） 中央處理其結(jié)構(gòu) 中央 理器簡稱 CPU，是用來實現(xiàn)運算和控制功能的部件， 由運算器、 控制器和寄存器 3 部分組成。運算器用于完成數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運算。控制器通常由指令寄存器、 指令譯碼器和控制電路組成。 控制電路根據(jù)指令的要求向微型機各部件發(fā)出一系列相應(yīng)的控制信息，使它們協(xié)調(diào)有序地工作。程序是一個指令序列，這個序列明確告訴計算機應(yīng)該執(zhí)行什么操作，在什么地方找到用來操作的數(shù)據(jù)。專門用來完成此項工作的計算機部件就是 中央處理器（ CPU） 。由于程序是一個指令序列，這些指令的相互順序不能任意顛倒，必須嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序進行。 （三）時間控制 對各種操作實施時間上的定時稱為時間控制。 （四）數(shù)據(jù)加工 數(shù)據(jù)加工就是對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯運算處理。而程序計數(shù)器正是起到這種作用，所以通常又稱為 指令計數(shù)器 。當(dāng)執(zhí)行指令時， CPU將自動修改 PC的內(nèi)容，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。在這種情況下，下一條從內(nèi)存取出的指令將由轉(zhuǎn)移指令來規(guī)定，而不是像通常一樣按順序來取得。 （二）地址寄存器（ AR）： 地址寄存器用來保存當(dāng)前 CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。同樣，如果我們把外圍設(shè)備的設(shè)備地址作為象內(nèi)存的地址單元那樣來看待，那么，當(dāng) CPU和外圍設(shè)備交換信息時，我們同樣使用地址寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 緩沖寄存器的作用是 (1)作為 CPU和內(nèi)存、外部設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站； (2)補償 CPU和內(nèi)存、外圍設(shè)備之間在操作速度上的差別； (3)在單累加器結(jié)構(gòu)的運算器中，數(shù)據(jù)緩沖寄存器還可兼作為操作數(shù)寄存器。當(dāng)執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存取到緩沖寄存器中，然后再傳送至指令寄存器。為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行測試，以便識別所要求的操作。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。 （五）累加寄存器（ AC）： 累加寄存器 AC通常簡稱為累加器，它是一個通用寄存器。累加寄存器 暫時存放 ALU運算的結(jié)果信息。 目前 CPU中的累加寄存器，多達(dá) 16個， 32個，甚至更多。在這種情況下，需要在指令格式中對寄存器號加以編址。這些標(biāo)志位通常分別由 1位觸 除此之外，狀態(tài)條件寄存器還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使 CPU和系統(tǒng)能及時了解機器運行狀態(tài)和程序運行狀態(tài)。 （七）脈沖源及啟停線路： 脈沖源產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號作為整個機器的時鐘脈沖，是機器周期和工作脈沖的基準(zhǔn)信號，在機器剛加電時，還應(yīng)產(chǎn)生一個總清信號（ reset）。 （八）時鐘控制信號形成部件 當(dāng)機器啟動后，在 CLK時鐘作用下，根據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的需要，產(chǎn)生相應(yīng)的時序控制信號，并根據(jù)被控制功能部件的反饋信號調(diào)整時序控制信號。其特點是當(dāng)輸入信號消失后，源信號仍保留其中。其特點是當(dāng)輸入信號改變后，輸出跟著改變。 2. CPU周期：又稱機器周期， CPU訪問一次內(nèi)存所花的時間較長，因此用從內(nèi)存讀取一條指令字的最短時間來定義。一個 CPU周期包含若干個時鐘周期。 （二） CLA命令 CLA是一條非訪內(nèi)指令，它需要兩個 C
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