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計組第五章-中央處理器本章總覽一、CPU的功能和基本結構。二、指令執行過程。 三、資料通路的功能和基本結構。 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。 五、控制器的功能和工作原理—微程式。六、硬布線與微程式差別了解。七、指令流水線。

目錄

本章總覽

一、CPU的功能和基本結構。

(1)CPU的功能。

 (2)運算器的基本結構。

(3)控制器的基本結構。

 (4)CPU的基本結構。

 (5)本節回顧。

二、指令執行過程。

(1)指令周期。

(2)指令周期的資料流。

(3)指令執行方案。

(4)本節回顧。

 三、資料通路的功能和基本結構。

(1)CPU内部單總線方式。

(2)CPU内部單總線方式例題。

(3)專用資料通路方式。

(4)專用資料通路—例題。

(5) 本節回顧。

 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。

(1)控制器的結構和功能。

 (2)控制單元的輸入和輸出。

 (3)硬布線控制器。

 (4)CPU的控制方式。 

 (5)微操作時序安排。 

 (6)組合邏輯設計。

 (7)畫出邏輯圖。

 (8)硬布線控制器設計步驟。

 (9)本節回顧。

 五、控制器的功能和工作原理—微程式。

(1)微程式的基本思想和結構。

 (2)控制存儲器。

(3)微指令的格式和編碼方式。

 (4)微指令的位址形參方式。

 (5)微程式控制的基本概念。

 (6)微程式控制單元設計。

(7) 微程式設計分類。 

(8)硬布線和微程式的比較。 

(9)本節回顧。

六、硬布線與微程式差別了解。

七、指令流水線。

(1)指令流水線的定義與執行方式。

(2)指令流程圖、時空圖。

(3)吞吐率、加速比、效率。

(4)流水線的機器周期設定。

 (5)影響流水線的因素。

 (6)流水線的分類。

(7)流水線的多發技術。

 (8)本節回顧。​

本章總覽

計組第五章-中央處理器本章總覽一、CPU的功能和基本結構。二、指令執行過程。 三、資料通路的功能和基本結構。 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。 五、控制器的功能和工作原理—微程式。六、硬布線與微程式差別了解。七、指令流水線。

一、CPU的功能和基本結構。

(1)CPU的功能。

1、指令控制:控制指令的執行,包括取指令,分析指令,執行指令的操作(思考在取指周期中是誰讓(PC)->(MAR)的?)

2、操作控制:控制根據指令形成的操作信号,并将其送入相應的部件,進而操作這些部件進行相應的操作。(操作控制:控制對應的裝置完成指令給出的操作)

3、時間控制:對各種操作進行時間上的控制

4、資料加工:對資料進行算數邏輯運算

5、中斷處理:對計算機運作過程中的異常情況和特殊請求的處理

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 (2)運算器的基本結構。

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(3)控制器的基本結構。

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 (4)CPU的基本結構。

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 (5)本節回顧。

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二、指令執行過程。

(1)指令周期。

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(2)指令周期的資料流。

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(3)指令執行方案。

單指令周期:每個指令周期一樣。

多指令周期:指令周期可以不同。

流水線方案: 每個時鐘周期啟動一條指令,多條指令同時運作。

定長機器周期。

不定長機器周期。

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(4)本節回顧。

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 三、資料通路的功能和基本結構。

(1)CPU内部單總線方式。

内部總線:同一個部件内部的總線。

系統總線:連接配接不同部件的總線。

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(2)CPU内部單總線方式例題。

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(3)專用資料通路方式。

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(4)專用資料通路—例題。

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(5) 本節回顧。

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 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。

(1)控制器的結構和功能。

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 (2)控制單元的輸入和輸出。

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 (3)硬布線控制器。

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 (4)CPU的控制方式。 

同步控制方式。

異步控制方式。

聯合控制方式。

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 (5)微操作時序安排。 

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 (6)組合邏輯設計。

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 (7)畫出邏輯圖。

了解感悟:整個電路有三條路(取指令,間址,執行,因為三個周期都可能有M(MAR)—》MDR這個操作),三條路進去之後,然後裡面的是操作的指令,隻要結果有一個是真的(裡面的與非電門都是獨立的),就可以執行這個微操作,即發出微操作控制信号(M(MAR)—》MDR)。

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 (8)硬布線控制器設計步驟。

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 (9)本節回顧。

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 五、控制器的功能和工作原理—微程式。

(1)微程式的基本思想和結構。

機器指令-微程式-微指令-微指令-微控制。

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 (2)控制存儲器。

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(3)微指令的格式和編碼方式。

水準型微指令:直接編碼(直接控制)方式、字段直接編碼方式、字段間接編碼方式。

垂直型微指令:類似機器指令。(一種狀态代表一個指令,n**2個指令)

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 (4)微指令的位址形參方式。

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 (5)微程式控制的基本概念。

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 (6)微程式控制單元設計。

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計組第五章-中央處理器本章總覽一、CPU的功能和基本結構。二、指令執行過程。 三、資料通路的功能和基本結構。 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。 五、控制器的功能和工作原理—微程式。六、硬布線與微程式差別了解。七、指令流水線。
(7) 微程式設計分類。 

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(8)硬布線和微程式的比較。 

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(9)本節回顧。

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六、硬布線與微程式差別了解。

硬布線:是電信号通過電路後滿足條件就産生微操作控制信号(微操作的順序也是通過電路實作,比如該步驟或該段時間有這個微操作,就滿足條件)

微程式:是按照順序執行微指令時産生對應的微操作控制信号(微指令00011(xx操作),則執行00011時就産生該控制信号)

硬布線是直接執行指令産生控制信号(不好改變,且電路複雜無序,不好分辨,微操作步驟靠電路實作,電路複制),微程式是取出微指令後執行産生控制信号(電路清晰,好分辨,微操作步驟有序,設計簡單)

七、指令流水線。

(1)指令流水線的定義與執行方式。

計算機流水線技術指的是對CPU内部的各條指令的執行方式的一種形容。

順序執行方式

一次重疊執行方式

二次重疊執行方式

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(2)指令流程圖、時空圖。

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(3)吞吐率、加速比、效率。

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(4)流水線的機器周期設定。

防止目前指令影響到上一條指令。(同時執行幾條指令,利用剛空出來的硬體資源)

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 (5)影響流水線的因素。

資源沖突、資料沖突、控制沖突。

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計組第五章-中央處理器本章總覽一、CPU的功能和基本結構。二、指令執行過程。 三、資料通路的功能和基本結構。 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。 五、控制器的功能和工作原理—微程式。六、硬布線與微程式差別了解。七、指令流水線。
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 (6)流水線的分類。

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(7)流水線的多發技術。

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 (8)本節回顧。
計組第五章-中央處理器本章總覽一、CPU的功能和基本結構。二、指令執行過程。 三、資料通路的功能和基本結構。 四、控制器的功能和工作原理—硬布線。 五、控制器的功能和工作原理—微程式。六、硬布線與微程式差別了解。七、指令流水線。

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