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第5章中央處理器作者華南理工大學計算機學院黃欽勝興內容提要◆5,1CPU的基本功能和CPU是計算機硬件組成組成的核心部分。本章◆5.2指令周期和時序信將詳細介紹CPU的功能號發生器及基本組成,指令周期,◆53組合邏輯控制器時序信號發生器,組合◆54微程序控制器邏輯控制器,微程序控制器及其設計技術,并◆5.5并行處理技術行處理技術和典型CPU◆5.6CPU舉例的結構等。◆第5章典型習題與解答5.1CPU的基本功能和組成中央處理器CPU(CentralProcessingunit)。計算機中用于解釋和執行指令的部件(CU+ALU)5.1.1CPU的基本功能5.1.2CPU的基本組成5.1.1CPU的基本功能1、指令控制一程序的順序控制主要由PC及控制類指令的執行等實現。2、操作控制由執行指令的一系列微操作信號進行控制。3、時間控制一對各種操作實施時間上的控制主要由時序信號發生器等實現。4、數據加工—對數據實現算邏運算等的處理。5.1.2CPU的基本組成總線BUS移位器微操作信號發生器RsMOVRo斷機構指令譯碼內存儲制器CU運算器ALU圖5.1典型計算機主機框圖5.1.2CPU的基本組成1.運算器ALU(ArithmeticandLogicUnit)計算機中用于實現數據加工處理、寄存等功能的部件(1)多功能算術邏輯運算部件ALU實現多種算術/邏輯運算。(2)通用寄存器組GRS多通用寄存器是現代計算機系統結構的特點之其優點主要是提高機器運算速度。(3)程序狀態字寄存器PSW記錄ALU執行操作后的狀態標志(如S、O、C、Z等)作為條件轉移指令的“條件”使用。5.1.2CPU的基本組成運算器ALU(4)鎖存器LA和LB鎖存來自GRS、PC或IR的偏移量等部件的數據,以便在ALU進行加工。(5)移位器Shifter用于實現移位指令的功能。(6)總線BUS用于連接各功能部件。5.1.2CPU的基本組成2.控制器CU(Controlunit)指揮計算機各部件按指令要求進行操作的部件。(1)控制器的主要功能①控制取出指令、解釋指令和執行指令(提供下條指令地址)②中斷控制對異常情況和外部請求的處理③信息傳送線的控制存儲器與控制器之間的信息流動—指令流存儲器與運算器之間的信息流動數據流5.1.2CPU的基本組成2.控制器CU(2)控制器的基本組成①指令部件IR寄存現行指令碼;PC指出要執行的指令在內存的地址ID解釋指令、產生相應的控制信號。②時序部件a.脈沖源及啟停電路b.信號的產生及控制部件一周期節拍發生部件。5.1.2CPU的基本組成2.控制器CU(2)控制器的基本組成③微操作信號發生器產生微操作控制信號,控制各個部件的操作及各個部件之間的協調工作操作控制器的類型:a.組合邏輯控制器b.微程序控制器5.1.2CPU的基本組成2.控制器CU(2)控制器的基本組成④訪問內存的有關部件a.AR寄存訪問內存的地址碼。b.DR緩沖,暫存CPU、MEM和外設之間交換的

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