软考-计算机原理(2)课件

1第五章中央处理机2CPU的功能取出指令并执行指令的部件------CPU数据加工：算术/逻辑运算；指令控制：指令执行的顺序控制;操作控制:

产生各种操作信号;时间控制:

控制操作信号的发生时间;3CPU的组成运算器算术运算/逻辑运算控制器从内存取出一条指令,并指出下条指令的地址对指令进行译码,产生相应的操作控制信号指挥并控制CPU,内存和I/O设备之间的数据传送4CPU中至少有如下六类寄存器：指令寄存器、程序计数器、地址寄存器、数据缓冲寄存器、通用寄存器、状态条件寄存器。5指令周期基本概念时钟周期：也成T周期、振荡周期，是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。CPU周期：机器周期，从内存读出一条指令的最短时间指令周期：从内存取一条指令并执行该指令所用的时间。由若干个CPU周期组成。一个CPU周期又包含若干个时钟周期。T周期T1T2T3T4T1T2T3T4机器周期（取指令）指令周期机器周期（执行指令）6微程序控制原理

微命令：控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作微命令，它是构成控制序列的最小单位。例如：打开或关闭某个控制门的电位信号、某个寄存器的打入脉冲等。微命令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令7微程序控制原理

2.微操作：是微命令的操作过程。微命令和微操作是一一对应的。微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的操作过程。微操作是执行部件中最基本的操作。8微程序控制原理

由于数据通路的结构关系，微操作可分为相容的和互斥的两种：互斥的微操作，是指不能同时或不能在同一个节拍电位内并行执行的微操作。相容的微操作，是指能够同时或在同一个节拍电位内并行执行的微操作。9微程序控制原理3、微指令：把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息，存储在控制存储器里，称为一条微指令（Microinstruction）。它是微命令的组合，微指令存储在控制器中的控制存储器中。10微程序控制原理3、微指令：把在同一CPU周期内并行执行的微操作控制信息，存储在控制存储器里，称为一条微指令（Microinstruction）。一条微指令通常至少包含两大部分信息：操作控制字段，又称微操作码字段，用以产生某一步操作所需的各个微操作控制信号。某位为1，表明发微指令微指令发出的控制信号都是节拍电位信号，持续时间为一个CPU周期微命令信号还要引入时间控制顺序控制字段，又称微地址码字段，用以控制产生下一条要执行的微指令地址。11微程序控制原理4、微程序一系列微指令的有序集合就是微程序。一段微程序对应一条机器指令。微地址

：存放微指令的控制存储器的单元地址12指令与微指令之间的关系并行处理技术并行性含义只要在同一时刻（同时性）或在同一时间间隔内（并发性）完成两种或两种以上性质相同或不同的工作，他们在时间上相互重叠，都体现了并行性。13流水CPU的结构流水CPU14非流水CPU流水CPU的结构15具有两条以上的指令流水线上图中流水线满载时，每一个时钟周期可以执行2条指令采用时间和空间并行技术第六章总线系统总线的基本概念总线可分为以下几类：内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算器部件之间的总线。系统总线：外部总线。CPU和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线。I/O总线：中低速I/O设备相互连接的总线。

总线的基本概念按照所传输信息的性质，总线可分为以下几类：地址总线（单向）数据总线（双向）控制总线

（有些控制信号是CPU发出的信号、有些控制信号是CPU接收的信号）总线接口接口的典型功能：控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断。一个适配器的两个接口：一个同系统总线相连，采用并行方式，另外一个同设备相连，可能采用并行方式或是串行方式。

总线的仲裁集中式仲裁（链式查询）：总线控制部件I/O接口0…BSBRI/O接口1I/O接口n…BG数据线地址线BS

-总线忙BR-总线请求BG-总线可用I/O接口1总线的仲裁集中式仲裁（计数器定时查询）：

0BS

-总线忙BR-总线请求总线控制部件数据线地址线I/O接口0…BSBRI/O接口1I/O接口n设备地址I/O接口1

计数器设备地址

1总线的仲裁集中式仲裁（独立请求方式）排队器排队总线控制部件数据线地址线I/O接口0I/O接口1I/O接口n…BR0BG0BR1BG1BRnBGnBG-总线可用BR-总线请求第七章外围设备24外围设备概述外围设备（磁盘）基本组成(1)存储介质，它具有保存信息的物理特征。(2)驱动装置，它用于移动存储介质。(3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受数据。25外围设备概述第八章输入输出系统27外围设备的信息交换方式28程序查询方式是CPU管理I/O设备的最简单方式，CPU定期执行设备服务程序，主动来了解设备的工作状态。这种方式浪费CPU的宝贵资源。程序中断方式是各类计算机中广泛使用的一种数据交换方式。当某一外设的数据准备就绪后，它“主动”向CPU发出请求信号。CPU响应中断请求后，暂停运行主程序，自动转移到该设备的中断服务子程序，为该设备进行服务，结束时返回主程序。外围设备的信息交换方式29DMA技术的出现，使得外围设备可以通过DMA控制器直接访问内存，与此同时，CPU可以继续执行程序。通道是一个特殊功能的处理器。它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制，从而使CPU将“传输控制”的功能下放给通道，CPU只负责“数据处理”功能。这样，通道与CPU分时使用内存，实现了CPU内部的数据处理与I/O设备的平行工作。外围设备的信息交换方式30自测练习31RISC是

的简称精简指令系统计算机某计算机字长32位，其存储容量为16MB，若按双字编址，它的寻址范围是

2M某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为

16,16计算机主频的周期是指时钟周期CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是程序计数器-20的8位补码定点数表示是11101100按照小端规则，写出数据87654321H在四内存单元（00060H~00063H）中的存放结果21H、43H、65H、87H主存与Cache的地址映射的三种方式是直接映射、全相联映射、组相联映射中断向量地址是子程序入口地址CISC称为复杂指令系统计算机c