导图社区 CPU的组成、功能、结构和方式
CPU由运算器和控制器组成，具有指令控制、操作控制、时间控制、数据加工和终端处理的功能。
总线的性能指标可以分为传输周期、时钟周期、工作频率、时钟频率、总线位宽、总线带宽、总线复用和信号线数。
传输层提供进程与进程之间的逻辑通信；传输层的协议可以分为TCP协议和UDP协议；TCP协议提供可靠传输，而UDP协议提供不可靠传输。
单总线结构可以分为传送方式、总线分类、数据流动和数据通路四个模块。详细阐述了数据通路的概念、工作原理及其在CPU中的实现方式。
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CPU的组成、功能、结构和方式
组成
运算器
作用
对数据进行加工
控制器
协调
控制
计算机
各部件执行程序的
指令序列
功能
取指令
自动形成指令地址
自动发出指令的命令
分析指令
操作码译码
分析本条指令要完成什么操作
产生操作数的有效地址
执行指令
根据分析指令得到的
操作命令
操作数地址
形成
操作信号控制序列
部件
控制运算器
存储器
I/O设备
中断处理
管理
总线
输入
输出
处理
异常情况
掉电
特殊请求
打印机请求打印一行字符
指令控制
程序的顺序控制
操作控制
内容
一条指令的功能往往是由若干操作信号的组合来实现的
动作
CPU
产生
内存取出的每条指令的
操作信号
把各种操作信号送往相应的部件
控制这些部件按指令的要求进行动作
时间控制
对各种操作加以时间上的控制
时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号
数据加工
对数据进行
算术运算
逻辑元算
终端处理
对计算机运行过程出现的
进行处理
结构
算术逻辑单元
逻辑运算
通用寄存器组
AX
BX
CX
DX
SP
堆栈指针
指示栈顶的地址
用于存放操作数
源操作数
目的操作数
中间结果
各种地址信息
暂存寄存器
暂存从主存读来的数据
这个数据不能存放在通用寄存器中中
否则会破坏原有内容
累加寄存器
定位
通用寄存器
暂时存放ALU运算的结果信息
实现加法运算
程序状态字寄存器
保留结果
算术逻辑运算指令
测试指令
建立的各种状态信息
溢出标志
OP
符号标志
SF
零标志
ZF
进位标志
CF
移位器
对运算结果进行移位运算
计数器
控制乘除运算的操作步骤
程序计数器
指出下一条指令在主存中的存放地址
CPU就是根据PC的内容去主存中取指令的
程序指令是顺序执行的
PC有自增功能
指令寄存器
保存当前正在执行的那条指令
指令译码器
仅对操作码字段进行译码
向控制器提供特定的操作信号
微操作信号发生器
根据
IP的内容
指令
PSW的内容
状态信息
时序信息
组合逻辑型
存储逻辑型
控制整个计算机系统所需的各种控制信号
时序系统
产生各种时序信号
统一时钟分频得到
存储器地址寄存器
存放所要访问的主存单元的地址
存储器数据寄存器
存放向主存写入的信息或从主存中读出的信息
方式
问题
如果直接用导线连接
相当于多个寄存器同时并且一直向ALU传输数据
多路选择
使用多路选择根据控制信号选择一路输出
三态门
使用三态门可以控制每一路是否输出
两种解决方案
专用数据通路方式
优缺点
优点
性能较高
基本不存在数据冲突现象
缺点
结构复杂
硬件量大
不易实现
根据指令执行过程中的
数据
地址
流动方向
安排连接线路
CPU内部单总线方式
结构简单
容易实现
数据传输存在较多冲突
性能较低
将所有寄存器的
输入端
输出端
连接到一条公共的通路上
