计算机组成原理之CPU的功能和组成

计算机组成原理之CPU的功能和组成

CPU的功能和组成

CPU的组成CPU功能运算器功能运算器的功能CPU的主要功能

CPU结构框图CPU的寄存器用户可见寄存器控制和状态寄存器控制寄存器状态寄存器

CPU的控制单元CU

CPU的组成

CPU即中央处理器,早期由运算器和控制器两大部分组成,随着科技的发展,现在的CPU基本由运算器、cache、控制器三大部分组成

CPU功能

运算器功能

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输出总线管理处理异常情况和特殊请求

运算器的功能

实现算数运算和逻辑运算

CPU的主要功能

综合控制器和运算器的功能,我们可以得出CPU的主要功能有:

指令控制(PC和IR实现)操作控制(CU和时序电路实现)时间控制(ALU和寄存器实现)数据加工(中断系统实现)

CPU结构框图

ALU:算数逻辑单元 CU:控制单元 控制总线:双向,CPU向外对各个组件发出命令,各设备向内对CPU提出请求 数据总线:双向,CPU向外部设备或者存储器写入数据,CPU从外存或者内部数据读入数据 地址总线:单向,均由CPU发出

CPU的寄存器

用户可见寄存器

通用寄存器 存放操作数,可做某种寻址方式所需的专用寄存器数据寄存器 存放操作数(满足各种数据类型),两个寄存器拼接存放双倍字长数据地址寄存器 存放地址,其位数应满足最大的地址范围,用于特殊的寻址方式条件码寄存器 存放条件码,可做程序分支的依据

控制和状态寄存器

控制寄存器

用户不可见

IR:指令寄存器,存放当前正在执行的指令MAR:主存地址寄存器MDR:主存数据寄存器

用户可见

PC:程序计数器,保存将要执行的下一条指令的地址

状态寄存器

状态寄存器:存放条件码PSW:状态字寄存器,存放程序状态字

CPU的控制单元CU

功能:产生全部指令的微操作命令序列设计方法 组合逻辑设计(硬连线逻辑) 微程序设计(存储逻辑)

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