第3章1CPU子系統(tǒng)概述與ALU.ppt

1、第三章CPU子系統(tǒng)，主要知識點：配置、時序控制方法、控制器分類運算符配置、基本計算方法(主要是加、減、乘、除)和硬件電路實現(xiàn)方法3模型計算機的數(shù)據(jù)路徑、命令執(zhí)行過程和操作時間表、組合邏輯控制器的設計原理4微程序控制器的基本概念和原理、模型計算機的微電腦困難：點乘法、除法運算、命令執(zhí)行流、操作調(diào)度設計、微程序控制器的原理和設計方法、3.1概述3.1.1 CPU的配置可以根據(jù)數(shù)據(jù)流分為三個階段。(1)輸入級別：多路復用器或鎖定內(nèi)存配置。(2)ALU (3)輸出級別、1、計算部件、計算部件的基本結構如下圖所示。計算部件的設置，按功能可分為四段：(1)(普通微處理器)僅設置一個ALU (2)(高級微處

2、理器)設置一個ALU，與定時控制器(3)(超級迷你電腦)設置ALU，然后乘以點。2，設置寄存器(1)常規(guī)寄存器組特性；用戶可以“編程訪問”，對用戶不透明，(2)寄存器功能：用戶不能“編程訪問”，對用戶透明。(3)命令寄存器IR是要執(zhí)行的命令(4)節(jié)目柜臺PC要執(zhí)行的以下命令地址(5)節(jié)目狀態(tài)單詞寄存器PSW (6)存儲地址寄存器MAR (7)數(shù)據(jù)緩沖寄存器MBR(或用MDR表示)，3，時間系統(tǒng)每臺計算機上通常為“周期”如下圖所示。產(chǎn)生周期、比特、脈沖和其他定時信號的零件。稱為“定時系統(tǒng)”，由三部分組成：主振蕩器(脈沖源)、計數(shù)分頻邏輯、啟動停止控制邏輯。4，微指令生成部件(見下文)，微操作命令

3、C: C=F (IM，TI，BJ)，5，CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)路徑結構兩個茄子基本數(shù)據(jù)路徑結構：(1)單個組中的總線，單個寄存器結構。(2)單個組中的總線，集中式寄存器結構。典型CPU結構示例，3.1.2計時控制方法，1，動機控制方法，2，異步控制方法，異步響應流程圖，3.1.3控制器分類，1，組合邏輯控制器，2，微程序控制器，3.1.4 CPU和外部信息更換1(3)通道類型，(2)總線類型，特征：結構簡單，擴展容易，但信息吞吐量有限，速度不高。適用于小型系統(tǒng)。特點：適用于規(guī)模、設備數(shù)量和類型多的系統(tǒng)，速度快，信息吞吐量大。2，信息傳輸控制方法(1)直接節(jié)目傳輸方法CPU的控制流程右側，特征：(1)

4、CPU字典查詢，全傳輸過程控制，(2)CPU和外圍設備串行運行。外圍設備狀態(tài)說明：通常，設備接口有兩個茄子狀態(tài)觸發(fā)器：“使用中”觸發(fā)器B、“觸發(fā)器完成”(例如，“使用中”B、“完成”)。指示設備正在使用中。指示設備已完成(也稱為“準備”)。外圍設備有三種茄子狀態(tài)：“空閑”。在說“忙”、“完成”(或“準備”)時，請參閱以下狀態(tài)切換圖表。()節(jié)目中斷方法(1)什么是節(jié)目中斷？節(jié)目中斷是一種工作方式，CPU暫停當前節(jié)目的執(zhí)行，處理執(zhí)行中斷處理程序，處理隨機事件，處理完成后自動返回原節(jié)目處執(zhí)行，牙齒過程稱為“節(jié)目中斷”。節(jié)目中斷過程和子節(jié)目調(diào)用過程的區(qū)別主要是事件處理的隨機性。(2)以節(jié)目中斷方式控制主機和外圍設備之間信息傳輸?shù)哪芰Γ篊PU啟動外圍設備后，不再字典主動查詢外圍設備，而是主動請求外圍設備?？刂祈憫蟀l(fā)送。因此，外部設備之間的工作時間關系是并行的。()方法特征：方法是直接依賴硬件控制在外圍設備和存儲之間傳輸數(shù)據(jù)的工作方法，是傳輸過程中不必要的干預。所以與周邊設備并行。有三種茄子模式。(1) CPU訪問內(nèi)存掛起方法；(2)周期盜用方法(也稱為周期盜用法)；(3)DMA和CPU交替訪問的內(nèi)存方法。有關三種茄子方法的時間關系比較，請參閱下圖。多