【计算机组成原理】第五章·中央处理器

1.CPU的功能和基本结构

1.1.CPU的功能

1.指令控制：完成取指令，分析指令，执行指令的操作，即程序的顺序控制

2.操作控制：CPU管理并产生由内存取出的每条指令的控制信号

3.时间控制：CPU为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号

4.数据加工：进行算术和逻辑运算

5.中断处理：对计算机运行过程中产生的异常状况和特殊请求进行处理

1.2.CPU的结构

在计算机系统中，CPU主要由运算器和处理器两大部件构成

运算器接收从控制器发来的命令并执行相应操作，对数据进行加工和处理，其主要构成如下：

1.算数逻辑单元（ALU）2.暂存寄存器 3.累加寄存器（ACC）4.通用寄存器 5.程序状态寄存器（PSW）6.移位器 7.计数器（CT）

控制器是整个系统的控制中枢，控制器的基本功能是执行指令，每条指令的执行是由控制器发出的一组微操作实现，其主要构成如下：

1.程序计数器（PC）2.指令寄存器 3.指令译码器

4.存储器地址寄存器（MAR）：用于存放要访问的主存单元地址

5.存储器数据寄存器（MDR）：用于存放向主存内写入的信息或从主存中读取的信息

6.时序系统 7.微操作信号发生器

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2.指令执行过程

2.1.指令周期

指令周期是指CPU从主存中每取出并执行一条指令所需的时间；指令周期由若干个极其周期构成（又称CPU周期），机器周期由若干个时钟周期构成（CPU操作中最基本的时间单位）

2.2.指令周期流程

取指周期->间址周期->执行周期->中断周期