【机组】计算机系统组成课程笔记 第三章 微体系结构层 —— CPU的构成

3.1 CPU的组成和功能

3.1.1 CPU的组成

CPU(中央处理单元)由寄存器组、算术逻辑单元(ALU)、控制器(CU)及内部总线构成。

3.1.2 CPU的功能

CPU通过程序指令的执行,控制各部件协调工作,以完成程序指定的功能。主要功能如下:

  1. 指令控制:控制程序的执行顺序;
  2. 操作控制:产生每条指令所需的控制命令;
  3. 时间控制:对各种操作实施时间上的控制;
  4. 数据加工:对数据进行算术运算和逻辑运算;
  5. 处理中断:对异常情况和外来请求的处理。

3.1.3 指令的执行过程

取指 → 译码 → 执行

  1. 取指:PC→MAR;;M(MAR)→MDR;MDR→IR;PC+1→PC
  2. 译码:分析指令、解释指令
  3. 执行:根据译码阶段产生的控制信号序列,通过CPU及输入输出设备的执行,实现具体指令的功能。

3.2 CPU模型机的数据通路及指令流程

CPU分为数据部分和控制部分;

数据部分即数据通路,包括寄存器和ALU,数据通路对数据项执行某些操作;

控制部分指的是控制器,用来向数据通路发出控制信号;

指令流程就是指令的操作过程。

3.2.1 单总线结构

CPU寄存器和ALU之间采用单一总线。

  1. 单总线结构的数据通路及控制信号

优点:总线结构简单,花费时间最小;

缺点:限制了在同一时钟周期内数据传输的数量,从而降低了CPU总体的性能。

相关推荐
三块可乐两块冰18 小时前
【第二十九周】机器学习笔记三十
笔记
听麟18 小时前
HarmonyOS 6.0+ 跨端智慧政务服务平台开发实战:多端协同办理与电子证照管理落地
笔记·华为·wpf·音视频·harmonyos·政务
risc12345619 小时前
认识一个事物,需要哪些基本能力与要素?
笔记
firewood202420 小时前
共射三极管放大电路相关情况分析
笔记·学习
Hello_Embed20 小时前
libmodbus STM32 主机实验(USB 串口版)
笔记·stm32·学习·嵌入式·freertos·modbus
risc12345620 小时前
思维脚手架
笔记
risc12345620 小时前
只身走过多少的岁月,弹指一梦不过一瞬间
笔记
小陈phd20 小时前
多模态大模型学习笔记(一)——机器学习入门:监督/无监督学习核心任务全解析
笔记·学习·机器学习
崎岖Qiu20 小时前
【计算机网络 | 第九篇】PPP:点对点协议
网络·笔记·计算机网络·ppp
听麟21 小时前
HarmonyOS 6.0+ PC端虚拟仿真训练系统开发实战:3D引擎集成与交互联动落地
笔记·深度学习·3d·华为·交互·harmonyos