【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
程序员夏末6 小时前
【LeetCode | 第七篇】算法笔记
笔记·算法·leetcode
开源盛世!!7 小时前
3.23-3.25笔记
笔记
hanlin038 小时前
刷题笔记:力扣第43、67题(字符串计算)
笔记·算法·leetcode
多看书少吃饭9 小时前
Vue + Java + Python 打造企业级 AI 知识库与任务分发系统(RAG架构全解析)
java·vue.js·笔记
了一梨9 小时前
[T113] 交叉编译 OpenCV 4.5.2 + face 模块
linux·笔记·opencv
困死,根本不会9 小时前
VMware Ubuntu 显示有线连接却无法上网|完整排查与解决笔记
linux·笔记·ubuntu
左左右右左右摇晃10 小时前
数据结构——栈
数据结构·笔记
左左右右左右摇晃10 小时前
数据结构——树
数据结构·笔记
chudonghao11 小时前
[UE学习笔记][基于源码] 理解 Gameplay
c++·笔记·学习·ue5
左左右右左右摇晃12 小时前
数据结构——数组
数据结构·笔记·算法