计算机组成原理第四章 中央处理器

大纲要求：流水线的基本概念；硬连线控制器的基本概念及设计；微程序控制器的基本概念及实现方法。

流水线的基本概念

单周期处理器的思想是：每条指令在一个时钟周期内完成。每条指令的CPI相同，均为1.单周期处理器的效率低下，性能较差。因为为了满足所有的指令执行时间，周期取值为最复杂指令所用的指令周期。这导致指令周期远远大于很多指令实际所需执行的时间。

为了加快指令的执行速度，充分利用计算机系统的硬件资源，提高机器的吞吐率，计算机中常采用流水线控制方式。

流水线是将一个较复杂的处理过程分成m个复杂程度相当、处理时间大致相等的子过程，每个子过程由一个独立的功能部件来完成，处理对象在各子过程连成的线路上连续流动。

硬连线控制器的基本概念及设计

特点：指令执行速度快，指令功能的修改和拓展难

微程序控制器的基本概念及实现方法

指令周期:取指周期 执行周期 间址周期 中断周期

指令寄存器用于保存当前正在执行的指令

在一个CPU周期中，一组实现一定功能的微命令的组合构成微指令，有序的微指令构成一段微程序，微程序的作用是实现一对对应的机器指令

各种微操作：

1. 现行指令地址送到存储器地址寄存器，并地址总线记作 PC→MAR
2. 向主存储器发出读命令，启动主存做读操作 1→R
3. 将MAR所指的主存单元中的内容（指令）经过数据总线读入MDR，记作M（MAR）→MDR
4. 把指令送到指令寄存器IR。记作MDR→IR
5. 形成下一条指令的地址 记作（PC）+1→PC

不是指令公共微操作的是

垂直型微指令的特点：采用微操作编码。

相容性 互斥性