精华内容
下载资源
问答
  • CPU组成

    千次阅读 2014-04-15 12:02:12
    传统上,CPU由控制器和运算器这两个主要部件组成。 随着集成电路技术的不断发展和进步,新型CPU纷纷集成了一些原先置于CPU之外的分立功能部件,如浮点处理器、高速缓存(Cache)等,在大大提高CPU性能指标的同时,...
    
    

    传统上,CPU由控制器和运算器这两个主要部件组成。

    随着集成电路技术的不断发展和进步,新型CPU纷纷集成了一些原先置于CPU之外的分立功能部件,如浮点处理器、高速缓存(Cache)等,在大大提高CPU性能指标的同时,也使得CPU的内部组成日益复杂化。

    1.控制器

    控制器是整个计算机系统的指挥中心。在控制器的指挥控制下,运算器、存储器和输入/输出设备等部件协同工作,构成一台完整的通用计算机。

    控制器根据程序预定的指令执行顺序,从主存取出一条指令,按照该指令的功能,用硬件产生带有时序标志的一系列微操作控制信号,控制计算机内各功能部件的操作,协调和指挥整个计算机实现指令的功能。

    控制器通常由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、时序发生器和操作控制器组成。其主要功能包括:

    (1)从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置;

    (2)对指令进行译码,并产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作;

    (3)指挥并控制CPU、主存和输入/输出设备之间数据流动的方向。

    2.运算器

    运算器是计算机中用于实现数据加工处理功能的部件,它接受控制器的命令,负责完成对操作数据的加工处理任务,其核心部件是算术逻辑单元ALU。

    相对控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。

    运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器(AC)、数据寄存器(DR)和程序状态字寄存器(PSW)组成。它有两个主要功能:

    (1)执行所有的算术运算;

    (2)执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试。

    32位ALU和ALU控制器图:

           电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。

           所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。

    当前的CPU大部分是32位的CPU,但是字长的最佳是CPU发展的一个趋势。



    展开全文
  • 计算机组成原理-CPU组成与指令系统 CPU组成 运算器 ALU算数逻辑单元:负责对数据算数运算和逻辑运算 AC累加寄存器:通用寄存器,当ALU运算时为ALU提供一个工作区 DR数据缓冲寄存器:在对内存读写时,暂时存储...

    计算机组成原理-CPU的组成与指令系统

    CPU的组成

    • 运算器
      • ALU算数逻辑单元:负责对数据算数运算逻辑运算
      • AC累加寄存器:通用寄存器,当ALU运算时为ALU提供一个工作区
      • DR数据缓冲寄存器:在对内存读写时,暂时存储读写数据(指令数据字),并将不同时间段内读写出来的数据分开
      • 状态条件寄存器PSW :保存运条件码和内容
    • 控制器
      • IR指令寄存器:当CPU执行一条指令时,先把指令从存储器读到DR缓冲寄存器 ,再送入IRID指令译码器根据IR译码出微操作指令,控制其它组成部件工作
      • PC程序计数器(指令计数器):具有寄存计数功能,在程序开始执行前,将程序的起始地址送入PC,该地址在加载到内存时确定,因此PC的内容是程序第一条指令的地址
      • AR地址寄存器:AR保存当前CPU当前所访问的内存单元地址
      • ID指令译码器:对指令的操作码进行分析和解释,识别操作,向控制器发出信号
    • 寄存器组
      • 可分为专用寄存器和通用寄存器,运算器控制器中的寄存器为专用
    • 内部总线

    相关题目

    在这里插入图片描述
    应用以上CPU与指令的总结,可以得出答案A

    展开全文
  • CPU组成结构

    千次阅读 2020-06-01 21:11:49
    CPU的结构框图:CPU内部ALU(算术逻辑单元)、CU(控制器)、寄存器(PC、IR、PSW、DR、通用寄存器等)、中断系统组成,外部通过总线与控制总线、数据总线、地址总线进行相连,对数据和程序进行相关的操作。...

    CPU组成结构


    CPU总体构图

    CPU中央处理器(Central Processing Unit)

    CPU的结构框图:CPU内部由ALU(算术逻辑单元)CU(控制器)寄存器(PC、IR、PSW、DR、通用寄存器等)、中断系统组成,外部通过总线与控制总线、数据总线、地址总线进行相连,对数据和程序进行相关的操作。
    在这里插入图片描述
    CPU的功能:
    (1)指令控制:按照顺序进行取指操作,由控制器CU完成取指和分析指令的操作。
    (2)操作控制:能对指令进行译码、寄存、执行的有关操作。
    (3)时间控制:对各种操作进行的时间实施定时。
    (4)数据加工:能够进行算术运算和逻辑运算,该功能的实现由ALU寄存器(算术逻辑单元)完成。
    (5)处理中断:能够响应输入输出设备发出的中断请求。


    一、控制器,又叫控制单元(CU,Control Unit)

    控制器的功能:
    (1)从指令cache中取出一条指令,并指出下一条指令在指令cache中的位置。
    (2)对指令进行译码或测试,并产生相应的操作控制信号,以便于启动规定的动作。例如:一次数据cache的读写操作,一个算术逻辑运算操作,一个输入输出操作。
    (3)指挥并控制CPU,数据cache和输入输出设备之间数据流向的方向。

    控制器内部的组成部分:

    1. 程序计数器(PC):用来存放下一条要执行的指令的地址。
    2. 指令寄存器(IR):用来存放当前正在执行的指令。
    3. 指令译码器(ID):对指令进行“翻译”,确定指令执行什么操作,以决定操作的性质和方法。
    4. 控制电路:根据指令译码器的分析,发出控制信号,完成该指令的所有操作。

    详细分析CPU取指的流程:
    指令的地址保存在程序计数器(PC)中,取指过程中,不需要使用ALU,要想把指令从内存单元中取出来,先要知道指令的地址,即需要从PC中取出指令地址。PC先把指令地址传输到MAR(存储器地址寄存器),通过MAR把信号送到地址总线,最后送到存储器。这时存储器已经得到系统将要执行的指令地址。
    然后由控制单元CU向存储器发出读命令,读出的数据由存储器通过数据总线送到MDR,再由MDR送到==IR(指令寄存器)==中。这是程序计数器PC自动加一,从而确定了下一条指令的地址。

    在这里插入图片描述

    二、运算器,又叫算术逻辑单元(ALU,Arithmetic Logic Unit)

    针对每一种算术运算,都必须有一个相对应的基本硬件配置,其核心部件是加法器和寄存器。
    算术逻辑单元的功能:
    (1)执行所有的算术运算。
    (2)执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试。如零值测试或两个数的比较。

    在这里插入图片描述

    三、寄存器

    寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的原始数据,中间结果,最终结果以及控制、状态信息的。CPU的寄存器被分为:用户可见寄存器、控制和状态寄存器

    1. 用户可见寄存器:
      (1)通用寄存器:存放原始数据和运算结果,可以作为某种寻址方式所需的专用寄存器。当算术逻辑单元ALU执行算数或逻辑运算时,通用寄存器为ALU提供一个工作区。现代计算机中,为了减少CPU访问存储器的次数,提高运算速度,往往设置大量的寄存器。通用寄存器一般由CPU直接访问,CPU对寄存器的访问速度远大于访问主存的速度。
      (2)数据寄存器:存放操作数、运算结果和运算的中间结果,以减少访问存储器的次数,或者存放从存储器读取的数据以及写入存储器的数据的寄存器。寄存了将要写入到计算机主存储器(例如:RAM)的数据,或由计算机主存储器读取后的数据。它就像缓冲器,持有从内存复制的数据,以准备给处理器使用。
      (3)地址寄存器:用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别,所以必须使用地址寄存器来保持地址信息,直到内存的读/写操作完成为止 。
      (4)条件码寄存器:存放条件码(条件码:体现当前指令执行结果的各种状态信息,如有无进位(CF位)、有无溢出(OV位)、结果正负(SF位)、结果是否为零(ZF位)、奇偶标志位(P位)等),可作程序分支的依据。

    2. 控制和状态寄存器
      (1)控制寄存器:控制寄存器(CR0~CR3)用于控制和确定处理器的操作模式以及当前执行任务的特性。
      (2)状态寄存器:
      状态寄存器:存放条件码
      PSW寄存器:保存由算数指令和逻辑指令运算或测试结果建立的各种条形码;保存中断和系统工作状态等信息。

    展开全文
  • CPU内部组成结构及指令执行过程

    万次阅读 多人点赞 2015-05-15 09:53:16
    计算机的基本硬件系统运算器、控制器、存储器和输入、输出设备五大部件组成。运算器和控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)。  CPU的功能  (1)程序控制  CPU通过执行...

      计算机的基本硬件系统由运算器、控制器、存储器和输入、输出设备五大部件组成。运算器和控制器等部件被集成在一起统称为中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)。

      CPU的功能

      (1)程序控制

      CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序,这是CPU的重要职能。

      (2)操作控制

      一条指令功能的实现需要若干个操作信号来完成,CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往不同的部件,控制相应的部件按指令的功能要求进行操作。

      (3)时间控制

      CPU对各种操作进行时间上的控制,这就是时间控制。CPU对每条指令的整个执行过程要进行严格控制,即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。

      (4)数据处理

      CPU通过对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理,数据加工处理的结果被人们所利用。所以,对数据的加工处理也是CPU最根本的任务。

      CPU的组成

      CPU主要有运算器、控制器、寄存器组合内部总线等部件组成。

      运算器

      运算器由算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit,ALU),累加寄存器(AC),数据缓冲寄存器(DR),和状态条件寄存器组成,它是数据加工处理部件,完成计算机的各种算术和逻辑运算。相对于控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。

      算术逻辑单元(ALU)

      ALU是运算器的重要组成部件,负责处理数据,实现对数据的算术运算和逻辑运算。

      累计寄存器(AC)

      AC通常简称为累计器,它是一个通用寄存器,其功能是当运算器的算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区。最后的运算结果放到AC中,因此运算器中至少有一个累加寄存器。

      数据缓冲寄存器(DR)

      在对内部存储器进行读写操作时,用DR暂时存放由内存储器读写的一条指令或一个数据字,将不同时间段内读写的数据隔离开来。DR作为CPU和内存、外部设备之间的数据传送中转站;作为CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的缓冲;在单累加器结构的运算器中,DR还可以件作为操作数寄存器。

      状态条件寄存器(PSW)

      PSW保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容,主要分为状态标志和控制标志。这些标志通常由一位触发器保存,保存了当前指令执行完成之后的状态。通常一个算术操作产生一个运算结果,一个逻辑操作产生一个判决。

      控制器

      运算器只能完成运算,而控制器用于控制整个CPU的工作,他决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。

      时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路控制电路。中断控制逻辑用于控制各种中断请求,并根据优先级的高低对中断请求进行排队,逐个交给CPU处理。

      指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作,其过程分为取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令等步骤。

      指令寄存器(IR)

      当CPU执行一条指令时,先把它从内存储器取到缓冲寄存器中,在送入IR暂存,指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令,控制其他的组成部件工作,完成所需的功能。

      程序计数器(PC)

      PC具有寄存信息和计数两种功能,又称为指令计数器。程序的执行分为两种情况,一是顺序执行,而是转移执行。当程序开始执行前,将程序的起始地址送入PC,该地址在程序加载到内容是确定,因此PC的内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时CPU自动修改PC的内容,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。

      地址寄存器(AR)

      AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在着操作速度上的差异,所以需要使用AR保持地址信息,知道内存的读写操作完成为止。

      指令译码器(ID)

      指令分为操作码和地址码两部分,为了能执行任何给定的指令,必须对操作码进行分析,以便识别所完成的操作。ID就是对指令中的操作码字段进行分析解释,识别该指令规定的操作,向操作控制器发出具体的控制信号,控制各部件工作,完成所需的功能。

      寄存器组

      寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器,起作用是固定的。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,其数目因处理器不同有所差异。

      指令执行过程

      

      MOV指令

      取指阶段:

      程序计数器PC装入第一条指令的地址101,PC的内容被放到指令地址总线上,对指令进行译码并启动读命令。从101号地址读出MOV指令,通过指令总线IBus装入指令寄存器IR,程序计数器PC内容加1,变成102,为下一条指令做好准备。指令寄存器IR中的操作码被译码,CPU识别出是MOV指令,至此取指阶段完成。

      执行阶段:

      操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R1(10)为源寄存器,RO(00)为目标寄存器。OC送出控制信号到ALU,指定ALU做传送操作,打开ALU输出三态门,将ALU输出(10)送的数据总线DBus上,任何时刻DBus上只能有一个数据。将DBus上的数据打入数据缓冲寄存器DR,将DR中的数据打入目标寄存器RO,RO的内容由00变为10至此MOV指令执行完毕。

      LAD指令

      取指阶段:

      LAD指令的取指阶段和MOV指令完全相同。

      执行阶段:

      OC发出控制命令,打开IR输出三态门,将指令中的直接地址码6放到数据总线DBus上,装入地址寄存器AR,将数存6号单元中的数100读出到DBus上,装入缓冲寄存器DR。将DR中的数100装入通用寄存器R1,原来R1中的值10被覆盖,至此LAD指令执行完毕。

      ADD指令

      取指阶段:

      ADD指令的取指阶段和其他指令相同。

      执行阶段:

      操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R1(100)为源寄存器,R2(20)为目标寄存器。ALU做R1和R2的加法运算,打开ALU输出三态门,将运算结果120放到数据总线DBus上,然后打入缓冲寄存器DR。ALU产生的进位信号保存在状态字寄存器PSW中,将DR中数值120装入R2中,R2原来的数20被覆盖。到此ADD指令执行结束。

      STO指令

      取指阶段:

      STO指令的取指阶段和其他指令相同。

      执行阶段:

      操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R3(30)作为数据存储器的地址。打开通用寄存器输出三态门,将地址30放到DBus上并装入地址寄存器AR,并进行地址译码。操作控制器OC送出控制信号到通用寄存器,选择R2(120)作为数存的写入数据放到DBus上。将数值120写入数存30单元,原先的数据40被冲掉。至此STO指令执行结束。

      JMP指令

      取指阶段:

      JMP指令的取指周期和其他指令相同。

      执行阶段:

      OC发出控制命令,打开IR输出三态门,将IR中的地址码101发送到DBus上,将DBus上的地址码101打入到程序计数器PC中,PC中原先的地址106被更换。于是下一条指令不是从106单元取出,而是转移到101单元取出。至此JMP指令执行周期结束。

      以上内容是对于CPU功能、组成以及执行指令的一些总结和整理,有不足之处,希望大家批评指正。

    展开全文
  • CPU组成和存储器的原理

    千次阅读 2019-03-22 23:29:07
    运算器组成: 算术逻辑单元(ALU) 通用寄存器组(R1 ~Rn) 多路选择器(Mn) 标志寄存器(FR) 控制器组成: 时标发生器(TGU) 主脉冲振荡器(MF) 地址形成器(AGU) 程序计数器(PC) 指令寄存器(IR) 指令译码器(ID) ...
  • ==============CPU内部组成,寄存器讲解=========================== 一个典型的CPU由控制器、运算器、寄存器等器件构成,这些器件通过【内部总线】相连! 运算器进行信息处理、 寄存器进行信息存储、 控制...
  • CPU组成和功能

    千次阅读 2009-06-13 16:33:00
    专门用来完成此项工作的计算机部件称为中央处理器,通常简称CPU。 ★ 指令控制 程序的顺序控制称为指令控制。由于程序是一个指令序列,这些指令的相互顺序不能任意颠倒,必须严格按程序规定的顺序进行。 ★ 操作...
  • 计算机组成原理复习——CPU寄存器

    千次阅读 2019-07-05 16:58:04
    数据缓冲寄存器用来暂时存放内存储器读出的一条指令或一个数据字;反之,当向内存存入一条指令或一个数据字时,也暂时将它们存放在数据缓冲寄存器中。 缓冲寄存器的作用是: (1)作为CPU和内存、外部设备之间信息...
  • 软考——(5)计算机系统之CPU组成

    千次阅读 热门讨论 2014-10-24 14:25:52
    首先,这部分的内容可以分为三大块:基础知识,体系结构... 第一部分先是介绍计算机组成原理的基础知识,包括硬件组成,CPU组成,计算机中的码制以及校验码等内容。介绍了基础知识之后,就进入了核心部分——体系结构。
  • 《计算机组成原理实验》 单周期CPU

    千次阅读 2019-08-26 22:44:32
    《计算机组成原理实验》 单周期CPU 前言 这是中山大学2018年计算机组成原理实验中单周期CPU的实验报告,仿真与写板的内容暂略,所有源代码(包括写板)已经上传至我的github当中,欢迎大家访问。 github个人主页:...
  • CPU的功能和组成

    千次阅读 2016-08-15 15:01:08
    转自:https://software.intel.com/zh-cn/articles/book-Processor-Architecture_CPU_function_and_composition计算机的工作过程就是计算机执行程序的过程。程序是一个指令序列,这个序列明确告诉计算机应该执行什么...
  • 为不影响老师的教学,本文已经删去所有实现代码,完整含代码版本将在本学期结束时发布在我的个人博客(https://wu-kan.github.io/posts/计算机组成原理/单周期CPU设计) 实验目的 掌握单周期CPU数据通路图的构成、...
  • 计算机组成原理中Ac和Acc都指的是累加寄存器 这是比较全面的计组知识点:https://www.cnblogs.com/moonsoft/p/9933934.html 以下所有均来自:https://blog.csdn.net/qq_35371031/article/details/82747288 计算机...
  • 【计算机组成原理】CPU是什么

    千次阅读 2020-08-20 17:18:05
    CPU是什么CPU是什么?CPU 实际做什么?CPU的内部结构CPU 是寄存器的集合体计算机语言汇编语言程序计数器条件分支和循环机制标志寄存器通过地址和索引实现数组CPU 指令执行过程 CPU是什么? CPU 的全称是 Central ...
  • 中山大学2016计算机组成原理多周期CPU实验 实验老师给我们罗列了很细致的控制线路图~然而一些细节部分,博主并没有完全按照老师给出的图做,也许也会有些bug,欢迎大家指出,多多交流~
  • 为不影响老师的教学,本文已经删去所有实现代码,完整含代码版本将在本学期结束时发布在我的个人博客(https://wu-kan.github.io/posts/计算机组成原理/多周期CPU设计) 实验目的 认识和掌握多周期数据通路图的构成...
  • 计算机组成原理(4)-中央处理器CPU

    万次阅读 多人点赞 2018-08-23 08:35:09
    早期CPU由运算器和控制器组成,称为中央处理机。随着ULSI技术的发展,CPU芯片外部增加了一些逻辑功能部件,CPU越来越复杂,因此CPU基本部分有了运算器、cache、控制器三大部分,称为中央处理器。 CPU具有的功能 ...
  • CPU

    千次阅读 2020-05-30 23:00:05
    指令译码器:指令操作码、地址码组成,负责翻译操作码对应的操作、地址码的数据。 指令寄存器:从主存、高速缓存里取指令,提高CPU工作效率。 主存地址寄存器:保持当前CPU正要访问的主存地址。 主存数据寄存器:...
  • 一条指令在cpu中的执行流程(理解CPU组成

    万次阅读 多人点赞 2014-04-15 13:04:03
    几乎所有的冯·诺伊曼型计算机的CPU,其工作都可以分为5个阶段:取指令、指令译码、执行指令、访存取数、结果写回。
  • 计算机组成原理 — CPU 中央处理器

    千次阅读 多人点赞 2019-07-18 16:25:32
    文章目录目录前文列表逻辑电路部件组合逻辑电路时序逻辑电路阵列逻辑电路中央处理器(CPU)控制单元(控制器)运算单元(运算器) 前文列表 《计算机组成原理 — 冯诺依曼体系结构》 《计算机组成的基本硬件设备》 ...
  • 程序断点的保护中断隐指令完成,CPU内部各寄存器内容的保护在中断服务程序中用户(或系统)用机器指令编程实现 PC中的内容(即指令地址)在指令执行周期并不能变化,因为他用来存放指令(预取)。在取指令...
  • CPU卡】文件组成结构

    千次阅读 2017-03-21 14:28:40
    MF:master file 主控文件DF:directory file 目录文件EF:elementary file 基本文件以上几种文件均以数据块形式存储在EEPROM中。组成形式:eg: MF-----------EF | --
  • 本文写作背景:博主也在学习计算机组成原理,并对计算机组成原理通透理解,一是为了自己复习考研时能够有所依赖,二是为了造福所有读者。 本文构成:大的框架是五大部件,也会穿插一些小节,去两本书中优秀之处和...
  • 组成:ALU、寄存器、中断系统、CU ALU作用:实现算逻运算 寄存器作用:存放当前指令地址 中断系统:处理异常情况和特殊情况 CU:发出各种操作命令序列 3.指令周期 CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间成为...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 188,770
精华内容 75,508
关键字:

当前的cpu由组成