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1) 取指令#xff1a;从内存中读取…【README】
本文总结自bilibili《计算机组成原理哈工大刘宏伟》的视频讲解非常棒墙裂推荐 【1】CPU结构 Cpu的首要功能就是解释指令功能列表如下
1) 取指令从内存中读取指令2) 分析指令对指令的操作码部分进行解码分析这条指令要完成什么功能是指令集中的哪一条指令3) 执行指令 cpu控制器发出各种操作命令由这些操作命令去控制相关部件去完成指令要求的操作这些操作命令有一定的先后顺序4) 控制器控制参数输入及结果输出5) 总线管理 对总线的控制权使用权进行管理6) 处理异常情况和特殊请求 在程序执行过程中控制器能够对异常情况或特殊请求进行及时处理【2】cpu结构框图 【2.1】总线功能列表
1) 控制总线双向由cpu向各个部件发出的控制命令或外部设备向cpu提出的请求以及外部设备的状态可以通过控制总线来传输2) 数据总线双向由cpu向存储器或外设写出或读入数据3) 地址总线单向 由cpu发出送给内存或外设接口
【2.2】cpu内部结构
【2.2.1】寄存器
PC程序计数器寄存器存储要取出的指令的地址 IR指令寄存器从内存中取出指令被放入到IR寄存器中
。。。其他寄存器
【2.2.2】控制单元CU
操作控制和实际控制这两部分需要控制单元CU由控制单元对指令进行译码译码之后在给定时刻给出给定的操作命令
【2.2.3】ALU算术逻辑运算单元
算术运算逻辑运算都是在ALU中进行计算中 另外在运算过程中还需要寄存器如2个操作数可能都保存在寄存器中或运算结果也需要输出到寄存器中
【2.2.4】中断系统
还需要中断处理所以需要中断系统
refer2 计算机中断系统小结cpu响应中断_PacosonSWJTU的博客-CSDN博客_各中断源如何向cpu提出中断请求 【3】cpu的寄存器 【3.1】用户可见寄存器
1 通用寄存器用于存放操作数如8086cpu的AXBX等 2 数据寄存器存放操作数如有保存整数的寄存器也有保存浮点数的寄存器如把ACC寄存器和MQ寄存器拼接在一起用于保存两个数相乘的积 3 地址寄存器保存地址如8086cpu中的段寄存器如段基址堆栈指针寄存器SP 4 条件码寄存器存放条件码根据条件码来判断是否要跳转执行指令
补充用户可见的寄存器指的是 用户在编写程序的过程中可以使用这些寄存器的值 【3.2】控制和状态寄存器 PC - MAR - M - MDR -IR 讲的是取指令的过程其中
PC-程序计数器寄存器保存了将要执行的下一条指令的地址MAR-主存内存地址寄存器保存了访问内存访存的地址从内存读出或写入内存某地址M主存内存MDR-主存内存数据寄存器保存了访问内存访存的数据从内存的MAR指定的地址单元读取的数据或写入到MAR指定的地址单元的数据IR指令寄存器存储要执行的指令而PC存储的下一条执行的地址
步骤如下
PC - MAR PC程序计数器寄存器保存了下一条执行指令的地址把下一条指令地址送入到MARMAR - M MAR中的指令地址送入到地址总线地址总线再送入到主存M - MDR从主存的MAR指定的内存单元读取数据指令到MDRMDR -IR 把读取的数据指令从MDR 送入 IR
写到这里本文扩展性的给出取指令的步骤干货 步骤 描述 1 PC把下一条指令的内存地址送入MAR 2 MAR把地址送到地址总线再由地址总线送到存储器 3 CU把读控制信号送到控制总线上再由控制总线送到存储器 4 存储器执行读操作把相应的数据送到数据总线通过数据总线送到MDR 这个时候指令已经被取出到cpu了并保持到MDR寄存器中 5 MDR把指令送到IR中 6 CU把PC加1得到下一条指令的地址为下一条指令的取指操作做准备 【补充】 状态寄存器 反映了指令执行结果的情况或计算机的软硬件状态 PSW 程序状态字寄存器procedure state word 程序状态字是什么 在中断或者是子程序调用过程中为了能够让程序能够正确返回断点返回断点后还能够接着执行给定程序在中断前或转子程序前就需要保存程序的运行现场和断点包括了程序运行的软硬件信息这些软硬件信息就可以保存在程序状态字寄存器它是一个大的寄存器 【4】控制单元CU和中断系统 【4.1】控制单元CU
1控制单元作用产生全部指令在执行时所需要的微操作命令序列 任何一条指令的执行它会在cpu中译码 根据它是一条什么样的指令或完成什么功能要产生完成这些功能所需的微操作命令及序列保证微操作命令的顺序 2控制器的设计方式
组合逻辑设计 通过硬连线逻辑如精简指令集计算机 CISC微程序设计存储逻辑适用于复杂指令的设计
