cpu三大基本功能,cpu主要功能是什么

首页 > 数码 > 作者:YD1662024-04-23 19:17:50

8.1 CPU的结构

在谈结构前我们先看CPU有哪些功能

8.1.1 CPU的功能
  1. 取指令

控制器必须具备能自动地从存储器中取出指令的功能

  1. 分析指令

分析指令包括两部分内容:其一,分析此指令要完成什么操作,即控制器需发出什么操作命令;其二,分析参与这次操作的操作数地址,即操作数的有效地址。

  1. 执行指令

执行指令就是根据分析指令产生的“操作命令”和“操作数地址”的要求,形成操作控制信号序列,通过对运算器、存储器以及I/O设备的操作,执行每条指令。

CPU必须具有控制程序的顺序执行(称指令控制)、产生完成每条指令的控制命令(称操作控制)、对各种操作加以时间上的控制(称时间控制)、对数据进行算术运算和逻辑运算(称数据加工)、处理中断等功能。

cpu三大基本功能,cpu主要功能是什么(1)

通过CPU的功能,我们来看需要实现这些功能CPU需要哪些结构

8.1.2 CPU的结构

cpu三大基本功能,cpu主要功能是什么(2)

8.1.3 CPU的寄存器

CPU中的寄存器大致可分为两类:

用户可见寄存器
  1. 通用寄存器

通用寄存器可由程序设计者指定许多功能,可用于存放操作数,也可作为满足某种寻址方式所需的寄存器。寄存器间接寻址时还可用通用寄存器存放有效地址的地址。

  1. 数据寄存器

数据寄存器用于存放操作数,其位数应满足多数数据类型的数值范围。

  1. 地址寄存器

地址寄存器用于存放地址,其本身可以具有通用性,也可用于特殊的寻址方式。

  1. 条件码寄存器

条件码是CPU根据运算结果由硬件设置的位。将条件码放到一个或多个寄存器中,就构成了条件码寄存器。

状态和控制寄存器

MAR:存储器地址寄存器,用于存放将被访问的存储单元的地址。

MDR:存储器数据寄存器,用于存放欲存入存储器中的数据或最近从存储器中读出的数据。

PC:程序计数器,存放现行指令的地址,通常具有计数功能。当遇到转移类指令时,PC的值可被修改。

IR:指令寄存器,存放当前欲执行的指令。

PSW:(Program State Word)程序状态字寄存器,存放条件码和其他状态信息。

在具有中断系统的机器中还有中断标记寄存器。

8.1.4 控制单元和中断系统

控制单元(CU)是提供完成计算机全部指令操作的微操作命令序列部件。

微操作命令序列的形成方法有两种:一种是组合逻辑设计方法,为硬连线逻辑;另一种是微程序设计方法,为存储逻辑

这里简单提一下,后文会详细介绍


8.2 指令周期8.2.1 基本概念

CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期,也即CPU完成一条指令的时间。

取指阶段完成取指令和分析指令的操作,又称取指周期;执行阶段完成执行指令的操作,又称执行周期

cpu三大基本功能,cpu主要功能是什么(3)

由于各种指令操作功能不同,因此各种指令的指令周期是不相同的

cpu三大基本功能,cpu主要功能是什么(4)

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