1. cpu的结构
1.1CPU 的功能
- 控制器的功能
控制器的功能 | 具体作用 |
---|---|
取指令 | 指令控制 |
分析指令 | 操作控制 |
执行指令, 发出各种操作命令 | |
控制程序输入与结果的输出 | 时间控制 |
总线管理 | 处理中断 |
处理异常情况和特殊请求 | 数据加工 |
- 运算器的功能
实现算术运算 和 逻辑运算;
1.2 CPU 的结构框图
pc: 指出,需要取出的指令地址。
IR: 指令寄存器,从内存单元中,取出的指令 被存放到cpu内部的 IR寄存器中。
cpu与系统总线 | 实现单元 |
---|---|
指令控制 | PC, IR |
操作控制 | CU 时序电路 |
时间控制 | |
数据加工 | ALU 寄存器 |
处理中断 | 中断系统 |
2. CPU 的寄存器
2.1 用户可见寄存器
寄存器类别 | 具体作用 |
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通用寄存器 | 存放操作数, 可作为某种寻址方式所需要的专用寄存器 |
数据寄存器 | 存放操作数,满足各种数据类型, 两个寄存器拼接存放双倍字长数据 |
地址寄存器 | 存放地址,其位数应该满足最大的地址范围,用于特殊的寻址方式, 段基值, 栈指针 |
条件码寄存器 | 存放条件码, 可作为程序分支的依据, 如正负, 零,溢出,进位等 |
2.2 控制和状态寄存器
- 控制寄存器
pc --> MAR --> M -->MDR --> IR
控制 CPU 操作,
其中 MAR、 MDR、 IR 用户不可见
PC 用户可见
MAR: 主存地址寄存器。
M:主存
MDR: 主存数据寄存器。
- 状态寄存器
状态寄存器: 存放条件码
PSW 寄存器: 存放程序状态字
程序状态字的概念
:
在主程序调用子程序过程中, 为了能够在完成调用之后,继续执行主程序,
需要将主程序的调用现场保存起来, 包括调用子程序时的软件信息和硬件信息,
以及程序的状态信息, 都存放在一个程序状态字寄存器中。
3. 控制单元 CU 和中断系统
3.1 控制单元 CU
组合逻辑设计, 硬连线逻辑
微程序设计, 存储逻辑
3.2 中断系统
后面介绍
4. ALU
算术逻辑单元
参考前文 ch6;