运算器和控制器功能作用(修改版).ppt

1、运算器部件：,是计算机加工处理数据的功能部件是 CPU的重要组成部分。,对数据的加工处理包括：,与、或、非、异或等。,ALU是运算器中的核心部件。也是运算器内部传送数据的重要通路。,运算器的核心功能：,实现算术运算和逻辑运算,算术逻辑单元ALU（Arithmetic-Logical Unit）：,加、减、乘、除、等；,数值数据的算术运算：,逻辑数据的逻辑操作：,运算器还暂存参加运算的数据和中间结果，选择参加运算的数据，所以运算器内包含一定数目的通用寄存器和多路选择器、译码电路等。,运算器,定点运算器,浮点运算器,定点运算器用硬件直接实现，是必备的运算器。,浮点运算器又称为数学协处理器，主要用硬

2、件完成，是可选件。,现在的高档微机已经把定点运算器和浮点运算器集成在一个芯片中。,运算器的组成,以一个模型机的运算器为例，说明运算器的组成。,该运算器由如下几部分构成：,1算术/逻辑运算单元ALU,由4片SN74181和SN74182构成。,SN74181是4位并行加法器，SN74182是并行进位部件。,可构成16位的ALU。,2锁存器,锁存器A、B用来暂存来自通用寄存器、存储器或外部设备的数据。给ALU提供参加运算的数据。,一旦数据进入锁存器，不管外部数据怎样变化，都不能改变锁存器的内容。,ALU将依据锁存器A、B的数据进行处理。,3通用寄存器组,通用寄存器可供程序员访问，用来作为累加器、变

3、址寄存器、操作数寄存器等来使用。,4数据缓存寄存器DR,作为ALU运算结果和通用寄存器之间信息传送中 时间上的缓冲。 补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。,状态寄存器用来存放在运算过程中得到的状态标志（如零标志、进位标志、符号标志等），以便供程序判断使用。,5状态寄存器PSW,模型机运算器组成框图,控制器,是整个计算机系统的指挥中心，协调并控制计算机的各个部件执行程序的指令序列。,微处理器,微处理器将运算器与控制器集成在一个芯片上，通常称为中央处理单元（CPUCentral Processing Unit）。,控制器,组合逻辑控制器（又称硬布线逻辑控制器）,微程序控制器,关系：运

4、算器的操作和操作种类由控制器决定,控制器的功能和基本组成 控制器的功能,控制器的作用是控制程序的执行，它应具有下列功能。,1取指令,根据程序入口地址，从存储器中取出一条指令，并指出下条指令的地址。,取出的指令送到指令寄存器，以便分析运行该指令。,2分析指令,分析指令又叫解释指令或指令译码。,3执行指令,根据分析指令产生的控制命令和操作数地址，形成相应的操作控制信号序列，通过运算器、存储器、输入/输出设备的执行，实现每条指令的功能。,计算机不断重复上述三种操作：取指、分析、执行；再取指、再分析、再执行，如此循环，直到遇到停机指令或外来干预为止。,是对当前取得的指令进行分析，指出它要求完成什么操作

5、，并产生相应的操作控制命令。如果参与操作的数据在存储器中，还要形成操作数地址。,5对异常情况和某些请求的处理,当机器出现某些异常情况时，如溢出、校验错等，或某些外来请求，如中断、DMA等，要进行相应的处理。,4控制程序和数据的输入与结果的输出,根据程序的安排并通过人的干预，在适当的时候向输入/输出设备发出一些相应的命令来完成输入/输出功能，这实际上也是通过执行程序来完成的。,控制器的实现方式,在控制器信号发生器的设计实现方式上，有组合逻辑和微程序两种不同方法。,1组合逻辑,组合逻辑控制产生控制信号，优点是速度快，但是设计复杂，指令功能的修改和扩展不方便，尤其当指令系统变得复杂的时候。,2微程序,微程序控制器采用类的程序控制方法微程序控 制设计方法规整，修改，扩充方便。易于实现机型 系列化，执行速度稍慢。,控制器的组成,计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运算器中。运算器的功能与分类 运算器的基本功能是完成对各种数据的加工处理，比较数值，变更符号，计算主