第五讲 中央处理器(一).pdf

第五章 中央处理器 引言 •CPU 的构成： 运算器+控制器 （+…） •控制器： 计算机的指挥中心，控制所有部 件协调一致地工作以完成信息处理的 任务。 •控制器实施控制的方法： 发出一系列有严格时序的操作控 制信号。 第五章中央处理器引言 •控制器实施控制的对象是整个计算机 系统的所有硬件，故其内容的学习对 使用和设计计算机的人至关重要。 •难、重点： 数据通路中指令流程的分析(微操作) 硬布线设计法 (组合逻辑设计法) 控制器的设计方法 微程序设计法 (存储逻辑设计法) 第五章中央处理器引言 •在本章中了解和掌握控制器设计方法 的过程： （1）了解CPU 的功能与组成（数据通路 概念的建立）——用模型机说明； （2）了解指令周期、机器周期、时钟 周期等关于时序的概念； （3）在此基础上学习和掌握控制器设 计的具体方法 —— 组合逻辑设计法和微程序设计法两 大方法中，后者内容较多。 第五章中央处理器引言 •控制器学习及设计的关键： 首先要学会分析给定模型机结构中 指令的执行过程（正确拆解每一条指 令为一系列微操作）； 然后才能针对具体设计方法完成控 制器的设计。 5.1 CPU的功能和组成 5.1.1 CPU的功能 •CPU 总共做四件事： -- 指令控制 --操作控制 控制器的工作 -- 时序控制 --数据加工 运算器的工作 5.1 CPU的功能和组成 一、指令控制 •计算机工作的过程实际是 “取指令( 分析指令)—执行指令”的循环； ∴控制器的首要任务应该是—— 保证指令流正常运转，即保证按 程序中规定的指令顺序完成指令的 执行。 一条接着一条 跳转 --顺序执行 -- 非顺序执行 指令控制 5.1 CPU的功能和组成 二、操作控制 •分析取指令阶段的工作— 从程序计数器开始到指令寄存器为止 的若干个基本动作。 • “操作控制”就是在保证指令控制的 前提下把控制器的任务细化到一条指 令内部-- 任一指令的功能往往由若干个微操作 (μOP/MOP) 来实现。 •举例： 5.1 CPU的功能和组成 ADD M ( (M）+( AC )→AC ) 的微 操作分析。 ∴控制器除了指令控制外，