中央处理部件（CPU）是计算机系统核心部件,包括运算器.ppt

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1、中央处理部件（CPU）是计算机系统的核心部件，包括运算器和控制器两大部分。本章重点讨论控制器，说明在计算机的运行过程中个各硬部件的作用，掌握控制器的工作过程及实现原理。第六章中央处理部件(CPU)计算机进行信息处理分为两步:1.将程序和数据存入存储器.2.从“程序入口”—第一条指令的地址开始执行程序。计算机中一般用ROM存放固定程序,加电时产生复位(RESET)信号,并从固定程序入口开始运行。当前执行的指令地址(或下一条指令地址)放在程序计数器(PC)中，开机时,利用复位信号给PC置初值.计算机工作过程:加

2、电---产生复位信号---执行程序---停机-----停电6.0CPU的功能与组成一、CPU的功能二CPU的组织计算机的工作过程可归结为连续自动的取指令和执行指令的过程。完成这项工作的主要部件为CPU，具体功能如下1.指令控制2.操作控制3.时间控制4.数据加工控制计算机按顺序执行指令对各种操作实施时间上的控制控制微操作信号的产生、传送对数椐进行算术、逻辑运算一、CPU的功能二　ＣＰＵ的组织运算器控制器寄存器CPU内部数据通路运算器主要的信息处理部件，其结构和原理已在第四章详述。控制器的任务控制器的分类控制

3、器操作控制执行指令的微观过程就是完成一个相应微操作序列，这些微操作信号的产生，组合，传送和管理，完全由CPU指挥和控制，从而协调各个功能部件按指令的要求完成任务。控制器的任务计算机的工作过程表现为执行指令序列。指令的读取与执行表现为信息的传递.相应的形成两大信息流：控制流与数据流，控制器的任务是产生作为控制流的微操作命令序列，去控制指令功能所要求的数据传递，在数据传递到运算部件时完成处理.微操作命令微操作命令是最基本的操作命令，如开门/关门电平，多路选择，定时脉冲等。产生微操作命令的基本依据是时间（如周期节

4、拍，脉冲等时序信号），指令代码（如操作码，寻址方式，寄存器号），状态（如CPU内部的程序状态字，控制外部设备时需要考虑的外设状态），外部请求（如控制台请求，外部中断请求，DMA请求）等。这些信息或作为逻辑变量，经组合逻辑电路产生微操作命令序列，或形成相应的微程序地址，通过微程序中的微指令直接产生微操作命令序列。控制器的分类：按照微命令的形成方法控制器可分为：组合逻辑控制器微操作命令是由逻辑电路形成的，逻辑电路之间的关系是固定的微程序控制器微操作命令是由微程序形成的，可通过改变控制存储器的内容，实现不同的指令

5、系统。寄存器设置1.通用寄存器2.存储器地址寄存器MAR3.存储器数据寄存器MDR4.程序状态字寄存器PSW寄存器是暂时存信息的部件，在CPU内设置多个寄存器有的用于处理，有的用于控制。1.通用寄存器一组可编程访问，具有多种功能的寄存器，CPU可直接处理这些地址和数据，从而提高计算机的速度。寄存器可作为算逻部件的累加器、变址寄存器、地址指针、计数器等。寄存器的数量的设置与指令系统的设计有关。2.存储器地址寄存器MAR用来保存CPU将要访问的内存单元的地址，通过它将地址发送到地址总线上。3.存储器数据寄存器M

6、DR输入输出数据缓冲器，用来存放从内存读出的经由总线来的一个指令字或数据字或存放经由总线向内存写入的指令字或数据字。用户不能直接编程访问以上两个寄存器。4.程序状态字寄存器PSWPSW内容(1)特征位(2)程序优先级(3)工作方式(4)其它信息CPU的工作基本体现为执行程序，程序执行一方面取决于编程时确定的程序流向，另一方面取决程序执行时的实际状态，许多计算机都设置一个状态寄存器，其内容表示CPU当前的基本状态，也是现行程序的状态，其中一部分内容记载程序运行的状态，另一部分可由编程设定，如设置工作方式等。(

7、1)特征位（标志位）PSW中的若干位用来记录程序执行状态，称特征位。一条指令执行后，将根据运行结果自动修改特征位的有关内容，作为决定程序流向的因素之一。常见的特征位：进位位C，溢出位V，结果为0位Z，结果为负位N，奇偶位P，跟踪(陷阱)位T(编程设定断点)，允许中断位I（I=1允许响应中断）。(2)程序优先级用于中断响应，根据现运行的程序与外部中断请求的优先级比较决定是否响应中断。(3)工作方式有些计算机将CPU状态分为目态（用户态）和管态（核心态）两种，在目态下，CPU运行用户程序，不允许用户使用特权指令

8、；在管态下，CPU运行操作系统及系统软件，可使用特权指令。(4)其它信息根据系统需要设置,不同的计算机PSW内容相差很多。CPU内部数据通路CPU内部件之间(如寄存器、算逻单元ALU等)进行数据传送的线路称为CPU内部数据通路。显然，若寄存器间直接传送数据，CPU内部结构将十分复杂、零乱，不便控制。现在广泛使用内部总线方式传送信息，使内部数据通路结构简化，有规律，便于控制。结构形式1单总线结构2双总线结构3多总线