【计组】【中央处理器】

cpu的功能

计算机实现指令的步骤

1.读取pc所指的指令地址，将指令存到ir（操作寄存器）中

2.计算下一条pc的地址。根据指令的不同，指令需要的操作控制信号也不同。

3.计算两个原操作数的地址，如果在存储器中，则要访存，如果在通用寄存器中，则不需要访存

4.进行逻辑计算，在alu中进行计算

5.计算操作数的存储地址，并存在存储器中或者通用寄存器中

cpu的组成

现在的cpu越来越复杂，集成了cache，mmu，浮点运算逻辑，异常和中断处理逻辑等，但不变的是cpu由控制器和数据通路组成。

数据通路用于存储，处理和传送数据，把数据通路中进行数据处理的原件称为执行部件，执行部件分两种，组合逻辑器件（操作器件）和状态器件（存储器件）。

组合逻辑器件：（add（不需要控制信号控制），alu（需要控制表明是进行什么运算），mux（多路选择））

存储器件：状态原件属于时序逻辑电路，输入状态在时钟控制状态下被写入电路中，并保持输出的值不变至下一个时钟信号，输入端由时钟控制何时输入，可随时输出

最简单的是D触发器，有时钟输入clk，状态输入D，状态输出Q。（如图）

1.下降沿到达前，D必须稳定有效（建立时间setup），到达时间和到达后一段时间，保持稳定不变（保持时间holdon）

2.q经过锁存延迟后，将状态改为d的状态，并到下一个时钟改变

n个D触发器可以构成n位寄存器

寄存器可以分为暂存寄存器和通用寄存器。

暂存寄存器当WE（写使能）为1时，输出端的值改为输入端。表明数据被存入寄存器。如果需要随时存，则不需要WE

通用寄存器组：32位暂存寄存器可以构成1个通用寄存器组，如下图

数据通路与时序控制

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