計算機原理 6 1 CPU的組成和功能

2022-06-23 12:21:12 字數 1575 閱讀 8206

1、cpu概述

馮諾依曼計算機

主要功能部件是:運算器、控制器、儲存器、輸入裝置、輸出裝置

這五大功能部件通過資料匯流排相互連線並進行資料互動

馮諾依曼計算機最主要的工作原理就是  儲存程式和程式控制

cpu的主要功能就是完成  取指令和執行指令的功能,由cpu的運算器和控制器來承擔。

cpu經過漫長的歷史,不同時期不同廠家的產品有很大不同,主要差異體現在指令集體系結構、資料通路、以及對應cpu控制器的實現方式。

cpu的設計沒有絕對的對與錯,只有不同設計在效能和成本上的折中與權衡。

2、cpu基本組成

cpu主要由運算器和控制器組成

運算器負責資料加工

控制器負責程式執行/指令執行,保證程式/指令執行的正確的順序。

運算器包括算術邏輯運算單元,以及通用暫存器

通用暫存器用來暫存運算器所需要的運算元以及運算器運算的結果

控制器主要用來取指令,執行指令,

以pc為位址訪問主存,在主存中得到對應指令後,經過資料匯流排傳送到指令暫存器ir中,當前指令在指令解碼器作用下產生指令對應的解碼訊號,並且在相應的時序產生器的作用下,對最終產生的訊號進行時序上的調製,由操作控制器產生各功能部件所需要的操作控制訊號序列,這是控制器的最主要的功能。對應的這些控制訊號最終會生成相應的資料通路,進而實現指令的對應的功能。

在控制器內部,還有相應的中斷邏輯,中斷邏輯為控制器提供異常處理的功能,能夠為外設進行中斷的互動邏輯

3、cpu主要功能

cpu主要功能:取指令並執行指令的部件

運算器功能:

資料加工:算術/邏輯運算

控制器功能:

程式控制:程式中指令執行順序控制

操作控制:將機器指令翻譯成執行部件所需的操作控制訊號

時序控制:控制操作訊號的產生時間、持續時間

異常控制:異常處理,外設互動

4、主要暫存器

pc(program  counter)----------程式計數器

ir(instruction  register)--------指令暫存器

ar(address register)-----------位址暫存器

dr(data  register)----------------資料緩衝暫存器

ac(accumulate  count)--------累加暫存器

psw(program  status word )--------程式狀態字

5、操作控制器

取指令,將機器指令解碼並生成執行部件控制訊號序列,建立正確的資料通路,從而完成指令的正確執行

按照實現機理可以分為兩大類:

1、硬佈線控制器(時序邏輯型)(硬體實現)

2、微程式控制器(儲存程式型)(軟體實現)

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