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文档简介

1第6章中央处理器最早的计算机采用分立元件，一台计算机通常由若干个机柜构成，随着集成电路的出现及其集成度的提高，出现了微处理器。CPU：将运算器与控制器集成在一个芯片上制成的微处理器，称为为中央处理器(CPU)。当前，微处理器芯片已从8位、16位、32位发展到了64位。2CPU内部组织框图CPU内部总线：CPU内部各部件进行数据传送的公共通路。寄存器组：用户可见寄存器、控制寄存器、状态寄存器。3CPU对指令/数据的识别指令和数据均存放在内存中，CPU如何区分它们是指令还是数据呢？

1.从时间上：取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。

2.从空间上：从内存读出的指令流流向控制器(指令寄存器)。从内存读出的数据流流向运算器(或通用寄存器)。46.1控制器的组成6.1.1控制器的功能控制器的作用是控制程序的执行，它必须具有以下基本功能：

1、取指令

2、分析指令（又叫指令译码或解释指令）

3、执行指令

4、控制程序和数据的输入与结果的输出

5、对异常情况和某些请求进行处理6.1.2控制器的组成1、程序计数器（PC）：即指令地址寄存器。用来存放当前正在执行的指令地址或将要执行的下一条指令的地址。2、指令寄存器（IR）：存放当前正在执行的指令。3、指令译码器（I-decoder）：对指令寄存器中的操作码进行分析，使时序控制信号形成部件产生相应的控制信号。4、脉冲源和启停线路：产生一定频率的脉冲作为整个机器的时钟脉冲，它是机器工作的基准信号。5、时序控制信号形成部件：在时钟作用下，产生相应节拍的控制信号，完成指令的执行过程。6控制器基本组成框图76.1.3指令执行过程一条加法指令的执行过程举例有一控制器，内部结构及控制操作信号如下图所示。有8个通用寄存器GR及一个ALU，并有4个记忆运算结果的状态标志触发器N（负）、Z（零）、V（溢出）、C（进位），指令格式如下：

rs,rd,rs1为通用寄存器地址。

imm为立即数。disp为偏移量。OPrs,rdrs1imm(或disp)8带控制信号的运算器框图9加法功能：(rs)+((rs1)+disp)=>rd(1)从M中取指=>IR:(PC)->AB;(PC)+1=>PC;ADS#,W/R#,M/IO#,(Ready#,)DB->IR.(2)计算操作数地址，将得到的有效地址=>AR:(rs1)->GR,(rs1)->ALU,disp->ALU,”+”,ALU->AR(3)取操作数：

AR->AB,ADS#,W/R#,M/IO#,(Ready#,)DB->DR;(3)做加法并存结果：(rs)->GR,(rs)->ALU,DR->ALU;”+”,rd->GR,ALU->rd,置运算结果N，Z，V，C。取指计算地址取

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