CPU及其控制器


指令周期

CPU每次訪問內存地址,從內存中取出一條指令,並進行分析到執行到完這條指令都需要完成一系列的操作,

而這期間所花費的時間被稱為指令周期。包括取指令周期和執行指令周期。

機器周期

被稱為CPU周期,是微處理器完成各項操作所花費時間,由若干個時鍾周期組成。通常規定從內存中取出一

條指令所花費最短的時間為機器周期。

時鍾周期

計算機最基本的時間單位,由時鍾頻率確定(頻率的倒數)。如80x86時鍾頻率為5MHz,則它的時鍾周期

為200ns。

微命令

微命令即控制部件通過控制線向執行部件發出各種控制命令 。在微指令的控制字段中,每一位代表一個微命令。

微指令

微程序控制的計算機中,將由同時發出的控制信號所執行的一組微操作稱為微指令。所以微指令就是把同

時發出的控制信號的有關信息匯集起來形成的。將一條指令分成若干條微指令,按次序執行就可以實現指令

的功能。若干條微指令可以構成一個微程序,而一個微程序就對應了一條機器指令。因此,一條機器指令的

功能是若干條微指令組成的序列來實現的。簡言之,一條機器指令所完成的操作分成若干條微指令來完成,

由微指令進行解釋和執行。微指令的編譯方法是決定微指令格式的主要因素。

微程序

它是實現程序的一種手段,具體就是將一條機器指令編寫成一段微程序。每一個微程序包含若干條微指令

每一條微指令對應一條或多條微操作。在有微程序的系統中,CPU內部有一個控制存儲器,用於存放各種

器指令對應的微程序段。當CPU執行機器指令時,會在控制存儲器里尋找與該機器指令對應的微程序,取

出相應的微指令來控制執行各個微操作,從而完成該程序語句的功能。

程序計數器(IP/PC)

Instruction Pointer /Program Count 程序指針,指向或保存下一條將要執行指令的地址,具有計數功能

。當CPU按照程序PC中的內容取指到指令緩沖區后,PC自動修改計數,指出下一條指令在主存中的地址。

狀態寄存器PSW

主要用來各種算術邏輯運算及各類測試過程中運算結果的狀態,包括進位標志(CF)、結果為零標志(ZF)

溢出標志(OF)、符號標志(SF)、奇偶標志(PF)、輔助標志(AF)、中斷標志(IF)、方向標志(DF)

PSW與運算器直接相連,,自動產生並保存各類狀態標志,這些為后續指令的執行提供判斷依據。

組合邏輯控制器

采用各種組合邏輯電路來產生微操作信號,被稱為組合邏輯控制器。它直接由給類型的邏輯門、觸發器和

寄存器組成,因此又被稱為硬布線邏輯控制器。

RISC

精簡指令集

CPU組成及其主要功能

CPU主要由運算器和控制器兩大部件組成,為了配合這兩大部件的正常工作還有各類功能寄存器。

CPU的主要功能包括:

1、指令控制

2、操作控制

3、時序控制

4、數據加工處理

5、異常事件處理

微程序控制器及其工作原理(源https://zhidao.baidu.com/question/1449693278519573060.html

微程序控制的基本思想,就是仿照通常的解題程序的方法,把操作控制信號編成所謂的“微指令,

存放到一個只讀存儲器里.當機器運行時,一條又一條地讀出這些微指令,從而產生全機所需要

的各種操作控制信號,使相應部件執行所規定的操作 .采用微程序控制方式的控制器稱為微程序

控制器。所謂微程序控制方式是指微命令不是由組合邏輯電路產生的,而是由微指令譯碼產生。

一條機器指令往往分成幾步執行,將每一步操作所需的若干位命令以代碼形式編寫在一條微指令

中,若干條微指令組成一段微程序,對應一條機器指令。在設計CPU時,根據指令系統的需要,

事先編制好各段微程序 ,且將它們存入一個專用存儲器(稱為控制存儲器)中微程序控制器

指令寄存器IR、程序計數器PC、程序狀態字寄存器PSW、時序系統、控制存儲器CM、微

令寄存器以及微地址形成電路、微地址寄存器等部件組成。執行指令時,從控制存儲器中找到

相應的微程序段,逐次取出微指令,送入微指令寄存器,譯碼后產生所需微命令,控制各步操

作完成。

 

 

 

以上部分源於網絡,其余均來自蔡啟先等主編的《計算機原理與匯編語言》


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