计算机原理考研复习

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1、第一章CPU组织1.1逻辑组成（模型机）1.CPU数据通路框图（寄存器级）计算机组成原理考研补习1R0~R3R0~R3CDCDSPPCPSWMBRA移位器BALUR2R0R1MI/OCB内总线CR3DMARMBRIRPCSPPSWABDB控制逻辑22、结构特点（1）寄存器独立结构可编程：R0～R3、PC、SP、PSW非编程：C、D、IR、MAR、MBR（2）ALU部件作为CPU内部数据传送通路的中心，是构成运算器的核心部件。输入选择器：选择操作数来源ALU：运算处理输出移位器：选择输出方式3（3）內总线单向数据总线（ALU总线），实现数据分配。（4）与系统总线的连接

2、由MAR、MBR实现连接。（1）指令寄存器IR作用：用来存放当前正在执行的指令。控制器根据其内容（操作码以及地址信息）产生所需要的各种微命令。3.主要部件功能4（2）程序计数器PC也叫指令计数器或指令指针。作用：指示指令在存储器中的存放位置。程序顺序执行时，每当从主存中取出一条指令后，PC内容就自动增量计数，指向下一条指令。程序发生转移时，将转移地址送入PC，使其指向转移目的地的指令地址。5（3）程序状态字寄存器PSW作用：记录现行程序的运行状态和指示程序的工作方式。（4）地址寄存器MAR作用：CPU访问主存时，暂时存放所访问单元地址。CPU取指令时，先将PC的内容

3、送入MAR，再由MAR将指令的存放地址送往主存译码。CPU存取数据时，将数据的存放地址先送到MAR，再送往主存进行地址译码。6（7）数据缓冲寄存器MBR作用：存放CPU与主存之间交换的数据。由CPU写入主存的数据先送入MBR，主存地址译码找到指定单元后，再将数据从MBR送入到该单元。从主存中读出的数据，先送入MBR，然后再送到指定的CPU内部某寄存器。MAR和MBR是连接CPU与主存的桥梁，它们可使CPU与主存之间的数据通路变得比较单一。这两个寄存器不能编程访问，即对用户透明。71.2工作机制用寄存器传送语言描述指令从读取到执行的整个流程。1.2.1指令流程（寄存器

4、传送级）拟定流程的关键：清楚数据通路结构掌握基本寻址方式1、基本寻址方式（模型机）寄存器寻址：R寄存器间址：（R）自减型寄存器间址：–(R)、–(SP)(用于入栈操作)自增型寄存器间址：(R)+、(SP)+(用于出栈操作)立即寻址：(PC)+变址：Ｘ(R)相对寻址：Ｘ(PC)82、思路（2）分清源和目的，确定所采用的寻址方式源在后，目的在前。（3）按周期拟定分步流程（1）了解指令功能，具体完成什么操作MOV：源数目的地ADD：结果目的地JMP：转移地址PCSUB：结果目的地模型机允许：每一步完成一次从Ｍ读出，并经数据通路传送的操作；或一次经数据通路传送的操作；或一次

5、向Ｍ写入的操作。9(1)传送指令:MOVR3，R0M→IRPC+1→PCR0→R3PC→MAR(2)MOVR1，（R2）M→IRPC+1→PCR2→MARM→MBR→CC→R1PC→MAR(3)加法指令ADDR0,(R1)+M→IRPC+1→PCR1→MARM→MBR→CR1+1→R1C+R0→R0PC→MAR(4)转移指令JMP(R2)M→IRPC+1→PCR2→MARM→MBR→PCPC→MAR101.2.2微命令的产生方式1、组合逻辑控制方式（1）基本思想综合化简产生微命令的条件，形成相应逻辑式，用组合逻辑电路实现。执行指令时，由组合逻辑电路在相应时间发出所需

6、微命令，控制有关操作。（2）优缺点优点：速度快。缺点：设计不规整，结构零乱，指令系统不易修改和扩充（3）应用用于高速计算机及小规模机器中。112、微程序控制方式（1）基本思想1）将微命令以代码形式编成微指令，控制一步操作；2）若干微指令编成一段微程序，解释执行一条机器指令；3）微程序事先存放在控制存储器（CM）中，执行机器指令时再取出。注意区分：微指令：机器指令：产生微命令，控制完成机器指令功能的一步操作。实现指令系统功能所规定的一种操作。12微程序：工作程序：包含若干微指令，解释执行一条机器指令包含若干机器指令，完成某一特定任务CM：主存：存放微程序，位于CPU内

7、。存放工作程序，位于CPU外。（2）优缺点优点：结构规整，设计效率高，性价比高，可靠性高，易于修改、扩展指令系统功能。缺点：速度较慢，执行效率受影响。（3）应用用于速度要求不是很高、功能复杂的机器中，特别适用于系列机。131.2.3时序控制方式掌握定义、特点、应用场合。1、同步控制方式（1）定义：各项操作与统一时序信号同步。操作与时序信号的关系同步控制方式异步控制方式（2）特点：1）有明显时序时间划分；3）各步操作的衔接、各部件之间的数据传送受严格同步定时控制。2）时钟周期（节拍）时间固定；（3）应用场合：用于CPU内部、设备内部、总线操作（各挂接部件速度差异小