计算机组成原理第六章

1. 计算机组成原理第六章 知识点一：中央处理器的功能与组织 主讲教师：秦磊华

2. 问题引入 控制器是实现“程序控制” 的主体，为此CPU应具有哪些基本功能？这些功能又要求CPU有怎样的内部组织结构？ 学习建议 系统观：功能与组织结构关系密切，需要融合在一起学期；中央处理及内部组织结构，还要与指令格式及寻址方式相结合。 构造观：实现CPU内部的基本功能部件。

3. 1.中央处理器的基本功能 CPU作为运行指令的部件，从保证程序功能正确的角度看，CPU应该具有以下基本功能 顺序的控制：按事先规定的顺序执行指令; 操作控制：产生指令执行过程中所需要的信号; 时间控制：对控制信号进行定时，确保操作控制信号按时有效； 数据加工处理：对数据进行算术、逻辑运算； 异常和中断处理：处理异常及中断服务请求等。

4. 2.中央处理器的基本组织结构 1)CPU内常用寄存器 (1)程序计数器(PC) 保存指令地址； 指令顺序寻址时内容要发生变化– 增量； 指令跳跃寻址时内容要发生变化 – 装入新值； 实现CPU的顺序控制功能。

5. (2)指令寄存器IR 保存指令； 指令执行过程中其内容保持不变； OP部分将被送入控制器，产生控制信号； 形式地址字段作为操作数或操作数地址； 实现CPU操作控制功能的功能部件之一。

6. (3)地址寄存器(AR或MAR) 保存访问主存的地址– 指令地址和数据地址。 (4)通用寄存器组(GR) 用途广泛，可保存数据、地址等。 (5)数据缓冲寄存器(DR或MDR) 保存写入主存的数据； 保存从主存中读取的信息– 包括指令和数据。 (6)程序状态字寄存器(PSW) 保存指令执行过程中产生的各种状态和系统工作状态，协助实现中断与异常处理功能。

7. 2)指令译码器、微操作产生部件和地址形成部件2)指令译码器、微操作产生部件和地址形成部件 对指令的操作码进行识别； 对指令的寻址方式特征位字段进行译码； 产生指令执行过程中的所有控制信号； 实现CPU的操作控制功能。 3)时序控制部件 产生多级时序控制信号； 对操作控制信号进行同步—先后控制与长短控制； 实现CPU的时序控制功能.

8. 4)中央处理机内部结构示意图(一)

9. 4)中央处理机内部结构示意图(二)

10. 知识点一 回顾 深入理解CPU的功能； 明确功能与结构之间的对应关系； 熟悉CPU内常用寄存器和功能部件的作用； 能识别CPU内部功能结构图。