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第5章中央处理器作者华南理工大学计算机学院黄钦胜兴内容提要◆5,1CPU的基本功能和CPU是计算机硬件组成组成的核心部分。本章◆5.2指令周期和时序信将详细介绍CPU的功能号发生器及基本组成,指令周期,◆53组合逻辑控制器时序信号发生器,组合◆54微程序控制器逻辑控制器,微程序控制器及其设计技术,并◆5.5并行处理技术行处理技术和典型CPU◆5.6CPU举例的结构等。◆第5章典型习题与解答5.1CPU的基本功能和组成中央处理器CPU(CentralProcessingunit)。计算机中用于解释和执行指令的部件(CU+ALU)5.1.1CPU的基本功能5.1.2CPU的基本组成5.1.1CPU的基本功能1、指令控制一程序的顺序控制主要由PC及控制类指令的执行等实现。2、操作控制由执行指令的一系列微操作信号进行控制。3、时间控制一对各种操作实施时间上的控制主要由时序信号发生器等实现。4、数据加工—对数据实现算逻运算等的处理。5.1.2CPU的基本组成总线BUS移位器微操作信号发生器RsMOVRo断机构指令译码内存储制器CU运算器ALU图5.1典型计算机主机框图5.1.2CPU的基本组成1.运算器ALU(ArithmeticandLogicUnit)计算机中用于实现数据加工处理、寄存等功能的部件(1)多功能算术逻辑运算部件ALU实现多种算术/逻辑运算。(2)通用寄存器组GRS多通用寄存器是现代计算机系统结构的特点之其优点主要是提高机器运算速度。(3)程序状态字寄存器PSW记录ALU执行操作后的状态标志(如S、O、C、Z等)作为条件转移指令的“条件”使用。5.1.2CPU的基本组成运算器ALU(4)锁存器LA和LB锁存来自GRS、PC或IR的偏移量等部件的数据,以便在ALU进行加工。(5)移位器Shifter用于实现移位指令的功能。(6)总线BUS用于连接各功能部件。5.1.2CPU的基本组成2.控制器CU(Controlunit)指挥计算机各部件按指令要求进行操作的部件。(1)控制器的主要功能①控制取出指令、解释指令和执行指令(提供下条指令地址)②中断控制对异常情况和外部请求的处理③信息传送线的控制存储器与控制器之间的信息流动—指令流存储器与运算器之间的信息流动数据流5.1.2CPU的基本组成2.控制器CU(2)控制器的基本组成①指令部件IR寄存现行指令码;PC指出要执行的指令在内存的地址ID解释指令、产生相应的控制信号。②时序部件a.脉冲源及启停电路b.信号的产生及控制部件一周期节拍发生部件。5.1.2CPU的基本组成2.控制器CU(2)控制器的基本组成③微操作信号发生器产生微操作控制信号,控制各个部件的操作及各个部件之间的协调工作操作控制器的类型:a.组合逻辑控制器b.微程序控制器5.1.2CPU的基本组成2.控制器CU(2)控制器的基本组成④访问内存的有关部件a.AR寄存访问内存的地址码。b.DR缓冲,暂存CPU、MEM和外设之间交换的

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