计算机组成原理第六章

1. 计算机组成原理第六章 知识点三：指令操作流程 主讲教师：秦磊华

2. 问题引入 在特定的CPU结构中，指令是如何被具体执行的？如何在数据通路的基础上，细化与优化每一步的控制信号？ 学习建议 系统观：指令的执行流程与CPU内部的结构紧密相关，设计与优化控制信号时，要纵缆CPU全局，防止数据冲突和控制信号的副作用；正确把握指令操作流程对控制器设计中的故障定位与排除具有指导意义。 构造观：设计信息在数据通路中传输的控制信号。

3. 1.单总线结构CPU的指令操作流程

4. 1)取指阶段的操作流程

6. (1)取指阶段的数据通路 PC → MAR → MEM → MDR → IR （取指令） PC → X → ALU → Z → PC （PC增量） (2)取指阶段的 操作流程 (采用寄存器描述语言RTL表示)

7. 2) LOAD R0，6#执行阶段的操作流程

8. (1) LOAD R0，6# 执行阶段的数据通路  IRA → MAR → MEM → MDR→ R0 (2)执行阶段的操作流程

9. 3) MOVE R1，10执行阶段的操作流程

10. (1) MOVE R1，10 执行阶段的数据通路  IRA → R1 (2)执行阶段的操作流程

11. 4) ADD R0，R1执行阶段的操作流程

12. (1) ADD R0，R1执行阶段的数据通路 • R0 →X→ ALU ； • R1 → ALU → Z ; • Z→ R0。 (2)执行阶段的操作流程

13. 5) STORE R0, (R2) 执行阶段的操作流程

14. (1) STORE R0, (R2) 执行阶段的数据通路 • R2 → MAR ； • R0 → MDR → MEM (2)执行阶段的操作流程

15. 6) JMP 1000 执行阶段的操作流程

16. (1) JMP 1000 执行阶段的数据通路 • IRA → PC； (2)执行阶段的操作流程

17. 2.专用结构多周期CPU的指令操作流程

19. 知识点三 回顾 分析CPU内部结构； 总线结构CPU中各类型指令的操作流程； 专用通路结构CPU中各类型指令的操作流程。