1、CPU概述
冯诺依曼计算机
主要功能部件是:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
这五大功能部件通过数据总线相互连接并进行数据交互
冯诺依曼计算机最主要的工作原理就是 存储程序和程序控制
cpu的主要功能就是完成 取指令和执行指令的功能,由cpu的运算器和控制器来承担。
cpu经过漫长的历史,不同时期不同厂家的产品有很大不同,主要差异体现在指令集体系结构、数据通路、以及对应cpu控制器的实现方式。
cpu的设计没有绝对的对与错,只有不同设计在性能和成本上的折中与权衡。
2、cpu基本组成
cpu主要由运算器和控制器组成
运算器负责数据加工
控制器负责程序执行/指令执行,保证程序/指令执行的正确的顺序。
运算器包括算术逻辑运算单元,以及通用寄存器
通用寄存器用来暂存运算器所需要的操作数以及运算器运算的结果
控制器主要用来取指令,执行指令,
以PC为地址访问主存,在主存中得到对应指令后,经过数据总线传送到指令寄存器IR中,当前指令在指令译码器作用下产生指令对应的译码信号,并且在相应的时序产生器的作用下,对最终产生的信号进行时序上的调制,由操作控制器产生各功能部件所需要的操作控制信号序列,这是控制器的最主要的功能。对应的这些控制信号最终会生成相应的数据通路,进而实现指令的对应的功能。
在控制器内部,还有相应的中断逻辑,中断逻辑为控制器提供异常处理的功能,能够为外设进行中断的交互逻辑
3、CPU主要功能
cpu主要功能:取指令并执行指令的部件
运算器功能:
数据加工:算术/逻辑运算
控制器功能:
程序控制:程序中指令执行顺序控制
操作控制:将机器指令翻译成执行部件所需的操作控制信号
时序控制:控制操作信号的产生时间、持续时间
异常控制:异常处理,外设交互
4、主要寄存器
PC(Program Counter)----------程序计数器
IR(Instruction Register)--------指令寄存器
AR(Address Register)-----------地址寄存器
DR(Data Register)----------------数据缓冲寄存器
AC(Accumulate Count)--------累加寄存器
PSW(Program Status Word )--------程序状态字
5、操作控制器
取指令,将机器指令译码并生成执行部件控制信号序列,建立正确的数据通路,从而完成指令的正确执行
按照实现机理可以分为两大类:
1、硬布线控制器(时序逻辑型)(硬件实现)
2、微程序控制器(存储程序型)(软件实现)