计算机组成原理第五章课件(白中英版).ppt

1、第一章计算机系统概论第二章计算方法和运算符第三章存储系统第四章命令系统第五章中央处理器第六章总线系统第七章外围设备第八章输入输出系统第九章并行组织、目录、计算机配置原理、第五章中央处理器、 5.1 CPU配置和功能5.8流CPU 5.2命令周期5.9 RISC CPU 5.3计时生成器和控制方法5.10多媒体CPU 5.4微程序控制器5.11 CPU性能评估5.5微编程技术5.6硬连线控制器5.7传统CPU、5.1 CPU功能和可以找到用于配置操作的数据的位置、存储结果的位置等中央处理器将自动完成计算机签出命令并执行命令任务通常是计算机的核心部件，称为中央处理单元(CPU)，5.1.1 CPU

2、的功能，命令控制以程序中规定的顺序删除机器，操作控制CPU生成每个命令对应的操作信号，并将各种操作信号发送到该部件进行控制。时间控制确定各种任务的实施时间，数据处理是数据的算术和逻辑运算处理，5.1.2 CPU的基本组件，控制器完成整个计算机系统任务的曹征和命令。(1)控制机器从内存中删除命令，并指示以下命令在内存中的位置：(2)解码命令，生成相应的操作控制信号，发送到相应的部件，开始指定的动作。(3)指挥和控制CPU、内存和输入/输出(I/O)设备之间的数据流的方向运算符是数据处理部件，执行的所有操作由控制器发送的控制信号命令(1)执行所有算术运算。(2)执行所有逻辑运算，并暂时存储逻辑测试

3、、CPU的基本模型、5.1.3CPU的主要寄存器、由数据缓冲寄存器(DR)内存读取或记录的命令或数据词命令寄存器(IR)当前执行的命令程序计数器(PC)。以下命令的地址寄存器(AR)存储当前CPU访问的内存单元的地址累积寄存器(AC)。最常用的通用寄存器状态条件寄存器(AC)之一。结果设置的各种条件代码、5.1.4操作控制器和定时生成器、操作控制器在寄存器之间设置数据路径(发送信息的路径)操作控制器的功能：根据命令操作码和定时信号生成各种操作控制信号，从而正确设置数据路径。这样，接收命令并执行命令的控制硬连线控制器微程序控制器定时生成器将计算机所需的定时控制信号、5.2命令周期、读取命令地址发

4、送到主内存地址寄存器以读取主内存。通过将内容读入指定的寄存器分析命令，如果根据命令执行命令的操作步骤数和具体操作内容之间的差异很大，请转到下一个命令，然后是命令地址、时钟周期：通常称为位脉冲或T周期。CPU周期包含多个时钟周期T。1指令周期=多个CPU周期1 CPU周期=多个T周期、时间执行指令时间、指令周期CPU周期时钟周期、020 CLA；清除累加器0 021 ADD 30；(AC)(30)AC 022 sta 40；(AC)(40)023 nop；空作业024 JMP 21；21 PC 030 000 006数据040存储和计数数据；由5个常用命令组成的简单程序；5 . 2 . 2 CL

5、A命令的命令周期；删除CLA命令；、算术逻辑单元；状态C，C，C，C，C，1，20 CLA，CLA，000 000，ccla 21、22、23、24、30、40、cla、add30、sta40 000 006，000 006，000 006，006，006，删除和执行sta命令，5.2.5 NOP命令和JMP命令的命令周期，以及000 024，jmp21，jmp21，000 024，000 021，000 006，菱形通常用于表示任何确定或测试，但在时间上，它不单独占用CPU周期，而是附加在前面长方体的CPU周期中。示例1教材图5.15是双总线结构系统的数据路径，IR是命令寄存器，PC是程序计

6、数器(具有自增长功能)，M主内存(由R/W信号控制)，AR是地址寄存器，DR是数据缓冲寄存器，ALU是加号，减号也是线中的小圆圈例如，yi是Y寄存器的输入控制信号，R1o是寄存器R1的输出控制信号，未标记字符的线是直通线，并且不受控制。(1)完成“addr2，R0”命令(R0) (R2)处理R0功能，绘制相应的命令周期流程图，假定该命令地址在PC上。列出相应的微操作控制信号序列。(2)完成“SUBR1，R3”命令(R3)-(R1)绘制R3操作、相应命令持续时间流程图和列出相应的微操作控制信号序列、5.3定时生成器和控制方法、以二进制代码表示的命令和数据都存储在内存中。如何知道CPU是数据还是命

7、令？在时间上，命令事件发生在命令周期的第一个CPU周期，即“获取命令”阶段，数据获取事件发生在命令周期的下几个CPU周期，即“执行命令”阶段。如果从空间上从：中取出的代码是指令，则必须通过DR发送到指令寄存器IR，如果取出的代码是数据，则必须发送到计算器。(David aser，Northern Exposure，电脑)，时间控制对电脑来说很重要！思想，5.3.1定时信号的作用和系统，计算机的曹征动作需要时间标记，需要多级定时系统。时间标记用定时信号表示。在硬接线控制器中，定时信号经常使用主状态周期-位电位-位脉冲三级系统。主状态周期(指令周期):使用触发状态周期表示位电位(机器周期):表示C

8、PU周期的时间，多位脉冲位脉冲脉冲(时钟周期):表示小时间单位微程序控制器的时间信号通常使用位电位-位脉冲二次系统。、位脉冲、位电位1、主状态周期、位电位2、主状态周期-位电位-位脉冲，数据准备就绪后，将触发控制信号发送到触发器控制电位，然后发送Iorq mreq req使用生成的周期状态、位电位和脉冲对命令周期进行时间分隔、缩放和校准。2，命令周期：从计算机读取命令到命令执行完成所需的时间称为命令周期。命令周期通常表示为多个CPU周期，也称为计算机周期。CPU内部运行速度快，CPU访问内存需要很长时间，通常基于存储周期指定CPU周期。定时生成器(2/4)、级别2、级别3定时信号1、周期(1)

9、在控制阶段持续工作的信号(2)通常使用周期状态寄存器显示和表示特定周期控制。(3)命令周期可以分为周期、分析周期、执行周期。2，比特(1)将机器周期分为多个相同的周期。每个周期对应于称为位电位的电位信号。(2)通常可以保证ALU的一次运算为一拍电位的时间宽度。3、基于时间的操作脉冲(1)及时更改标志状态。(2)时标脉冲的宽度一般为位电位宽度的1/N，确保所有触发器都能稳定翻转即可。定时生成器(3/4)、级别3、级别3定时信号的关系1、计算机系统内的控制信号通常通过多个周期状态、多个位电位和多个时间尺度脉冲定期完成级别3控制定时信号。两、三级控制定时信号的宽度都是正整数倍同步关系。周期状态之间、

10、位电位之间和时间戳脉冲之间不允许重叠交叉，也不允许空白间隔。必须是一次正确连接一个，一次上传一个，可以正确切换的同步信号。(David aser、Northern Exposure(美国电视剧)、季节)、计时生成器(4/4)、CPU控制方法(1/4)、控制器控制方法：形成定时控制信号以控制徐璐的其他微操作序列的方法。控制方法分类：同步控制方法异步控制方法异步集成控制方法、CPU控制方法(2/4)、1、同步控制方法1、语义：也称为固定定时控制方法或响应控制方法。所有命令的执行或命令的每个微操作的执行由预定的定时信号控制。2，在每个周期状态下产生一定数量的节拍电位，及时显示工作脉冲。3、基于最复杂

11、指令的实现。4、优点：设计简单，操作控制容易实施。缺点：效率低下。CPU控制方法(3/4)，第二，异步控制方法1，语义：可变定时控制方法或响应控制方法执行一个命令所需的比特数不是统一的规定，而是根据每个命令的具体情况根据需要由控制器生成的时间指示信号。2，特征：每个命令执行完成后，必须向控制定时部件发送响应信号，控制器接收到响应信号后，开始执行下一个命令。3、优点：指令操作效率；缺点：控制线更复杂。4、异步工作方法通常使用两条定时控制线实现。我们把这两条线称为“请求”线和“回应”线。系统中的两个部件A和B进行数据交换时，如果A发送“请求”信号，则需要B的“响应”信号，这样做才有效。否则无效。CPU控制方法(4/4