中央处理单元CPU.ppt

1 第5章中央处理器 主要内容 一 CPU的功能和基本结构 二 指令执行过程 三 数据通路的功能和基本结构 四 控制器的功能和工作原理1 硬布线控制器2 微程序控制器微程序 微指令和微命令 微指令的编码方式 微地址的形成方式 五 指令流水线1 指令流水线的基本概念2 超标量和动态流水线的基本概念 2 5 1CPU的功能和基本结构 中央处理器简称CPU 是计算机系统的核心 主要功能 程序的执行 指令控制 数据处理 操作控制 时间控制 异常处理 组成 运算器 控制器 寄存器 时钟电路 某些CPU中还包括一定容量的ROM RAM存储器等 3 计算机硬件系统的组成 4 5 1 1CPU的功能 取指令 分析指令 执行指令 发出各种操作命令 控制程序输入及结果的输出 总线管理 处理异常情况和特殊请求 2 控制器 1 运算器 实现算术运算和逻辑运算 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断 5 控制器的功能 能够正确并且自动地连续执行指令按程序中设定的指令次序执行正确地分步完成每一条指令规定的功能读取指令 分析指令 执行指令进一步讲 就是向计算机各功能部件提供协调运行每一个步骤所需要的控制信号 控制器是指挥与控制整台计算机各功能部件协同工作 自动执行计算机程序的部件 其作用是控制指令的执行过程 6 控制器的功能 冯 诺依曼结构的计算机 存储程序 计算机 设置内存 存放程序和数据在程序运行之前将程序调入内存 然后执行程序计算机的功能是执行程序程序是依次排列起来的指令序列计算机执行程序的基本过程从程序首地址开始执行第一条指令分步执行每一条指令 并形成下一条待执行指令地址自动地连续执行指令 直到程序的最后一条指令 7 5 1 2CPU的基本结构 PCIR ALU寄存器 中断系统 1 CPU与系统总线 CU时序电路 8 2 CPU的内部结构 9 1 通用寄存器 CPU的寄存器 可提供操作数 保存运算结果 或用作地址指针和计数器等 2 控制寄存器 包括程序计数器PC 指令寄存器IR和程序状态字寄存器PSW等 PC 控制CPU操作 其中MARMDRIR用户不可见 PC用户可见 M MDR IR