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本章总览
一、CPU的功能和基本结构。
（1）CPU的功能。
（2）运算器的基本结构。
（3）控制器的基本结构。
（4）CPU的基本结构。
（5）本节回顾。
二、指令执行过程。
（1）指令周期。
（2）指令周期的数据流。
（3）指令执行方案。
（4）本节回顾。
三、数据通路的功能和基本结构。
（1）CPU内部单总线方式。
（2）CPU内部单总线方式例题。
（3）专用数据通路方式。
（4）专用数据通路—例题。
（5） 本节回顾。
四、控制器的功能和工作原理—硬布线。
（1）控制器的结构和功能。
（2）控制单元的输入和输出。
（3）硬布线控制器。
（4）CPU的控制方式。
（5）微操作时序安排。
（6）组合逻辑设计。
（7）画出逻辑图。
（8）硬布线控制器设计步骤。
（9）本节回顾。
五、控制器的功能和工作原理—微程序。
（1）微程序的基本思想和结构。
（2）控制存储器。
（3）微指令的格式和编码方式。
（4）微指令的地址形参方式。
（5）微程序控制的基本概念。
（6）微程序控制单元设计。
（7） 微程序设计分类。
（8）硬布线和微程序的比较。
（9）本节回顾。
六、硬布线与微程序区别理解。
七、指令流水线。
（1）指令流水线的定义与执行方式。
（2）指令流程图、时空图。
（3）吞吐率、加速比、效率。
（4）流水线的机器周期设置。
（5）影响流水线的因素。
（6）流水线的分类。
（7）流水线的多发技术。
（8）本节回顾。
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计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 一、CPU的功能和基本结构。
（1）CPU的功能。
1、指令控制：控制指令的执行，包括取指令，分析指令，执行指令的操作（思考在取指周期中是谁让（PC）->（MAR）的？)
2、操作控制：控制根据指令形成的操作信号，并将其送入相应的部件，进而操作这些部件进行相应的操作。（操作控制：控制对应的设备完成指令给出的操作）
3、时间控制：对各种操作进行时间上的控制
4、数据加工：对数据进行算数逻辑运算
5、中断处理：对计算机运行过程中的异常情况和特殊请求的处理
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （2）运算器的基本结构。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （3）控制器的基本结构。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （4）CPU的基本结构。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （5）本节回顾。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 二、指令执行过程。
（1）指令周期。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （2）指令周期的数据流。
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单指令周期：每个指令周期一样。
多指令周期：指令周期可以不同。
流水线方案： 每个时钟周期启动一条指令，多条指令同时运行。
定长机器周期。
不定长机器周期。
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（1）CPU内部单总线方式。
内部总线：同一个部件内部的总线。
系统总线：连接不同部件的总线。
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计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。
（1）控制器的结构和功能。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （2）控制单元的输入和输出。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （3）硬布线控制器。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （4）CPU的控制方式。
同步控制方式。
异步控制方式。
联合控制方式。
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计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （7）画出逻辑图。
理解感悟：整个电路有三条路（取指令，间址，执行，因为三个周期都可能有M（MAR）—》MDR这个操作），三条路进去之后，然后里面的是操作的命令，只要结果有一个是真的（里面的与非电门都是独立的），就可以执行这个微操作，即发出微操作控制信号（M（MAR）—》MDR）。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （8）硬布线控制器设计步骤。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （9）本节回顾。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。
（1）微程序的基本思想和结构。
机器指令-微程序-微指令-微命令-微控制。
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计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （3）微指令的格式和编码方式。
水平型微指令：直接编码（直接控制）方式、字段直接编码方式、字段间接编码方式。
垂直型微指令：类似机器指令。（一种状态代表一个指令，n**2个指令）
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （4）微指令的地址形参方式。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （5）微程序控制的基本概念。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （6）微程序控制单元设计。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （7） 微程序设计分类。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （8）硬布线和微程序的比较。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （9）本节回顾。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 六、硬布线与微程序区别理解。
硬布线：是电信号通过电路后满足条件就产生微操作控制信号(微操作的顺序也是通过电路实现，比如该步骤或该段时间有这个微操作，就满足条件)
微程序：是按照顺序执行微指令时产生对应的微操作控制信号(微指令00011(xx操作)，则执行00011时就产生该控制信号)
硬布线是直接执行命令产生控制信号(不好改变，且电路复杂无序，不好分辨，微操作步骤靠电路实现，电路复制)，微程序是取出微指令后执行产生控制信号(电路清晰，好分辨，微操作步骤有序，设计简单)
七、指令流水线。
（1）指令流水线的定义与执行方式。
计算机流水线技术指的是对CPU内部的各条指令的执行方式的一种形容。
顺序执行方式
一次重叠执行方式
二次重叠执行方式
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计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （3）吞吐率、加速比、效率。
计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 （4）流水线的机器周期设置。
防止当前指令影响到上一条指令。（同时执行几条指令，利用刚空出来的硬件资源）
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资源冲突、数据冲突、控制冲突。
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计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。 计组第五章-中央处理器本章总览一、CPU的功能和基本结构。二、指令执行过程。 三、数据通路的功能和基本结构。 四、控制器的功能和工作原理—硬布线。 五、控制器的功能和工作原理—微程序。六、硬布线与微程序区别理解。七、指令流水线。
（7）流水线的多发技术。
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