组成原理（十二）：CPU组成，指令生命周期

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• 0.学习重点
• 1.CPU功能
• 2.CPU结构框图
• 3.CPU结构介绍
• 4.指令周期
• 5.各周期数据流

0.学习重点

1. CPU功能
2. CPU结构框图
3. CPU结构介绍
   • 寄存器
   • CU
4. 指令周期
   • 概念
   • 流程
   • 标志
5. 指令数据流
   • 取值
   • 间址
   • 执行
   • 中断

1.CPU功能

1. 控制器功能
   • 取指令
   • 分析指令
   • 总线管理
   • 执行指令
   • 控制程序输入输出
   • 处理异常
2. 运算器功能
   实现算术运算和逻辑运算
3. 总结CPU功能
   • 指令控制（PC&IR）
   • 操作控制（CU）
   • 时间控制（CU时序电路）
   • 处理终端（中断系统）
   • 数据加工（ALU寄存器）

2.CPU结构框图

3.CPU结构介绍

1. 中断系统：后面介绍
2. ALU：运算及ALU节已介绍
3. CU：
   产生全部指令的微操作命令列
4. 寄存器：
   • 用户可见寄存器
     • 通用寄存器
     • 数据寄存器
     • 地址寄存器
     • 条件码寄存器
       程序分支的依据
   • 控制和状态寄存器
     • 控制寄存器
     • 状态寄存起
       psw：程序状态字寄存器

4.指令周期

1. 一般周期：

   • 取指周期：取出一条指令的时间
   • 间指周期：间接寻址的时间
   • 执行周期：指令执行时间
   • 中断周期：中断的时间

2. 流程：
   

3. 访存操作：

   • 取指令（取指周期）
   • 取地址（间址周期）
   • 存取操作数或结果（执行）
   • 保存断点（中断周期）

4. 标志：
   

5.各周期数据流

1. 取指周期：
   
   • PC—>MAR—(地址码)—>存储器（寻址）
   • CU—>控制线—>存储器（发送读命令）
   • 存储器—>数据线—>MDR—>IR（取指令）
   • CU—>PC+1—>PC（吓一条指令地址）
2. 间址周期：
   
   • MDR—>MAR—>地址线—>存储器（形式地址获取地址）
   • CU—>控制线—>存储器（发送读指令）
   • 存储器—>数据线—>MDR（取出有效地址，存入MDR）
3. 执行周期：
   不同执行指令数据流也不同
4. 中断周期：
   
   • CU—>MAR—>地址线—>存储器（找到保存断点位置）
   • CU—>控制线—>存储器（发送写命令）
   • PC—>MDR—>数据线—>存储器（保存断点）
   • CU—>PC（设置中断服务程序入口地址）