本文主要是介绍第五章 中央处理器笔记简记,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
第五章 中央处理器
2.CPU的基本组成:
控制器功能:
1)、从指令cache中取出一条指令,并指出下一条指令在指令cache中 的位置
2)、对指令进行译码或测试,并产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。
运算器功能:
1)、执行所有的算数运算
2)、执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试,如零值的测试或两个值的比较。
3.CPU中主要寄存器
(1)数据缓冲寄存器(DR):数据缓冲寄存器用来暂时存放ALU的运算结果,或有数据存储器读出一个数据字,或来自外部接口的一个数据字。
(2)指令寄存器(IR):指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。
(3)程序计数器(PC):为了保证程序能够连续的执行下去,CPU必须具有某些手段来确下一条指令的地址。
(4)数据地址寄存器(AR):数据地址寄存器用来保存当前CPU所访问的数据cache存储器中单元的地址。
(5)通用寄存器(R0~R3):当算数逻辑单元(ALU)执行算术或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区。
(6)状态子寄存器(PSW):状态字寄存器保存由算术指令和逻辑指令运算或测试结果建立的各种条件代码。
4.指令周期
指令周期常常用若干个CPU周期数来表示,CPU周期称为机器周期,又称为时钟周期
时钟周期:T=1/f(最基本的时间单位)
总线周期:访问一次MEM和I/O所用的时间
指令周期:一般包括四个状态(I1~I4):从取指令到执行指令所需要的时间,一般包括多个总线周期。
所有指令的取指周期都一样。
5.控制方式
控制不同操作序列时序信号的方法,称为控制器的控制方式。
常用的有:同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式。
6.微程序控制器
微指令控制器同硬布线控制器相比较,具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点。
控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种命令叫做微命令,而执行部件接受微命令后所进行的操作,叫做为操作。
微操作在执行部件中是最基本的操作。由于数据通路的结构关系,为操作可分为相容性和相斥性两种。所谓形容性的微操作,是指在同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作。所谓相斥性的微操作,是指不能在同时或不能在同一个CPU周期内并行执行的微操作。
微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成,其中微指令寄存器分为为地址寄存器和微命令寄存器两部分。
7.微程序设计技术
设计微指令结构应当追求的目标是:
1、有利于缩短微指令字长度;
2、有利于减小控制存储器的容量;
3、有利于提高微程序的指令速度;
4、有利于对微指令的修改;
5、有利于提高微程序设计的灵活性。
8.微命令编码,就是对微指令中的操作控制字段采用的表示方法,通常有以下三种方法:
1、直接表示法(按位控制法)
2、编码表示法(字段直接译码法)
3、混合表示法(前俩种的混合)
9.微地址的形成方法
1、计数器方式:(增量的方法)
顺序结构:在顺序执行微指令时候,后继微地址由现行微地址加上一个增量来产生。
非顺序结构:在非顺序执行微指令时候,必须通过转移方式,使现行微指令执行后,转去执行指定后继微地址的下一条微指令。
2、多路转移方式
一条微指令具有多个转移分支的能力。
//练习
微地址长度为48位,控存容量为512X48位,若BCF可以控制8个转移条件,且微程序可实现在整个控存中转移,请根据下列情况确定CF、BCF和BAF的位数。
(1)CF采用直接表示法
(2)BCF采用编码表示法
解:
(1)BCF=8位;(可以直接转移有8位)
BAF=9位,(512=2^9)
CF=48-9-8=31位;
(2)若BCF=3位(可编码2^3位),所以BCF=3;BAF=9;CF=36位。
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