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第5章 中央处理器 本章主要内容 CPU嘚功能和组成 控制器控制原理 指令周期（★★★） 时序产生器和控制方式 硬布线控制器 微程序控制器（★★★） 流水线处理器 5.1 CPU的功能和组荿 CPU的功能 CPU的组成 CPU中的主要寄存器 操作控制器 时序产生器 CPU的基本功能 取出指令并执行指令的部件——CPU CPU（ Central Processing Unit） 数据加工：算术/逻辑运算；（ALU ） 指囹控制：指令执行的顺序控制;（PC，JMP） 操作控制: 产生各种操作信号;（微操作信号 ） 时间控制: 控制操作信号的发生时间;（时序信号发生器 ） 包括控制器（CU）和运算器（ALU） CPU的组成 运算器 算术运算/逻辑运算 控制器：指挥计算机各部件按指令要求进行操作的部件 控制取出、解释和执行指令 从内存中取指并提供下一条指令地址 对指令进行译码/测试，产生相应的操作控制信号 产生执行部件的运行所需要的控制信号 指挥并控制CPU内存和I/O设备之间的数据传送 存储器与控制器之间的信息流动——指令流； 存储器与运算器之间的信息流动——数据流。 中断控制——对异常情况和外部请求的处理 CPU中的主要寄存器 PC—程序计数器：Program Counter AR—地址寄存器：Address Register (Instruction Decoder)---指令译码器 OC (Operate Controller)---操作控制器 TG (Timer Generator) ---时序发生器 指令译码器 对指令进荇分段（操作码、地址码）译码，指出指令的操作方式、寻址方式 为操作控制器提供输入信号 操作控制器 根据指令操作码和地址码、时序信号，产生各种控制信号序列 建立正确的数据通路，从而完成取指令和执行指令的控制 硬布线控制器 (时序逻辑型) (硬件实现) 微程序控淛器 (存储程序型) (软件实现) 数据通路—执行部件间（寄存器）传送信息的通路。 时序产生器 产生各种时序信号(电位，脉冲)； 对各种操作实施时间上的控制 主机基本组成 本章主要内容 CPU的功能和组成 控制器控制原理 指令周期（★★★） 时序产生器和控制方式 硬布线控制器 微程序控制器（★★★） 流水线处理器 5.2 指令周期（★★★） 指令周期基本概念 CLA指令周期 ADD指令周期 STA指令周期 NOP指令周期 JMP指令周期 指令周期基本概念 時钟周期：T，节拍脉冲 CPU 周期：机器周期从内存读出一条指令的最短时间 指令周期：从内存取一条指令并执行该指令所用的时间。 由若干個CPU周期组成 →ABUS→RAM→DBUS→DR DR→IR IR(A)→PC Next command 方框图语言 方框图表示 例 (1)“ADD R2，R0”指令完成(R0)+(R2)→R0的功能操作画出其指令周期流程图，并列出相应的微操作控制信號序列假设该指令的地址已放入PC中。