• CPU的基本结构和功能


    CPU的功能:

      CPU由运算器和控制器组成,其中,控制器的功能是负责协调并控制计算机各个执行程序的指令序列,包括取指令,分析指令和执行指令;运算器的功能是对数据进行加工。

      CPU的具体功能:

        1)指令控制,完成取指令,分析指令和执行指令的操作,即程序的顺序执行。

        2)操作控制,一条指令往往由若干操作信号组合而成,CPU管理并生产操作信号,将其送到相应的部件。

        3)时间控制,对操作加以时间上的控制。

        4)数据加工,对数据进行数据与逻辑运算。

        5)中断处理,对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理。

    CPU的基本结构:

      1.运算器:

        运算器接收从控制器送来的命令并执行相应的动作,对数据进行加工处理。运算器是计算机数据进行加工处理的中心。

        1)算数逻辑运算单元(ALU):主要功能是进行算数/逻辑运算。

        2)暂存寄存器:用于暂存从主存中读来的数据,暂存寄存器对应用程序员是透明的。

        3)累加寄存器(ACC):它是一个通用寄存器,用于暂存ALU运算结果信息,可以作为加法运算的一个输入端。

        4)通用寄存器组:如AX,BX,CX等,用于存放操作数(包括源操作数,目的操作数以及中间结果)和各种地址信息。

        5)程序状态字寄存器(PSW):保存由算数逻辑运算指令或测试指令的结果而建立的各种状态信息。如溢出标志(OF),符号标志(SF)等。

        6)移位器:对操作数或运算结果进行移位运算。

        7)计数器:控制乘除运算的操作步数。

      2.控制器:

        控制器是系统的指挥指挥中枢。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的。控制器分为硬布线控制器和微程序控制器。

        1)程序计数器(PC):用于指出下一条指令在主存中的存放地址。因为程序中的指令通常都是顺序执行的,所以PC有自增功能。

        2)指令寄存器(IR):用于保存当前正在执行的那条指令。

        3)指令译码器:仅对操作码字段进行译码,向控制器提供特定的控制信号。

        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):用于存放向主存写入的信息或从主存读出的信息。

        6)时序系统:用于产生各种时序信号。

        7)微操作信号发生器:根据IR的内容,PSW的内容以及时序信号,产生控制整个计算机系统所需的各种控制信号。

    注意:CPU的内部寄存器可以分为两大类:一类是用户可见的寄存器,可以对这类寄存器编程,如通用寄存器组,程序状态寄存器。

    另一类是用户不可见的寄存器,对用户是透明的,不可对这类寄存器编程,如存储器地址寄存器,存储器数据寄存器,指令寄存器。

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