【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
天下无贼!10 分钟前
2024年最新版Vue3学习笔记
前端·vue.js·笔记·学习·vue
HinsCoder2 小时前
【渗透测试】——Upload靶场实战(1-5关)
笔记·学习·安全·web安全·渗透测试·测试·upload靶场
听风若依2 小时前
排序学习笔记
笔记·学习
Filotimo_2 小时前
【自然语言处理】实验三:新冠病毒的FAQ问答系统
人工智能·经验分享·笔记·python·学习·自然语言处理·pycharm
Rookie也要加油3 小时前
WebRtc一对一视频通话_New_peer信令处理
笔记·学习·音视频·webrtc
liangbm33 小时前
MATLAB系列09:图形句柄
图像处理·笔记·计算机视觉·matlab·matlab绘图·工程基础·图形句柄
liangbm33 小时前
MATLAB系列05:自定义函数
开发语言·笔记·matlab·教程·函数·自定义函数·按值传递
paixiaoxin5 小时前
学术新手进阶:Zotero插件全解锁,打造你的高效研究体验
人工智能·经验分享·笔记·机器学习·学习方法·zotero
晚睡早起₍˄·͈༝·͈˄*₎◞ ̑̑5 小时前
苍穹外卖学习笔记(五)
java·笔记·学习
张望远-长风万里6 小时前
运维监控专项学习笔记-id:0-需求场景、监控作用、监控能力
运维·笔记·学习