哈尔滨工业大学：《计算机组成原理》第八章 CPU 的结构和功能

第八章CPU的结构和功能 81CPU的结构 8.,2指令周期 8.3指令流水 84中断系统

第八章 CPU 的结构和功能 8.1 CPU 的结构 8.3 指令流水 8.2 指令周期 8.4 中断系统

81cPU的结构 CPU的功能 1.控制器的功能 取指令 指令控制 分析指令 操作控制 执行指令,发出各种操作命令 控制程序输入及结果的输出 时间控制 总线管理 处理中断 处理异常情况和特殊请求 数据加工 2.运算器的功能 实现算术运算和逻辑运算

8.1 CPU 的结构 一、 CPU 的功能 取指令 分析指令 执行指令，发出各种操作命令 控制程序输入及结果的输出 总线管理 处理异常情况和特殊请求 1. 控制器的功能 2. 运算器的功能 实现算术运算和逻辑运算 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断

二、CPU结构框图 8,1 1.CPU与系统总线 指令控制 PC R 操作控制 CU时序电路 时间控制 数据加工 ALU寄存器 处理中断 中断系统 CPU ALU 寄存器 中断 控数地 系统 制据址 总总总 线线线

二、CPU 结构框图 指令控制 PC IR 操作控制 时间控制 数据加工 处理中断 ALU 寄存器 中断系统 1. CPU 与系统总线 CU 时序电路 ALU 寄存器 中断 系统 CU CPU 控 制 总 线 数 据 总 线 地 址 总 线 8.1

2.CPU的内部结构 8,1 ALU 状态标志 寄存器 移位 取反 内部CPU数据总 算术和 布尔逻辑 CU 控制信号 中断 系统

2. CPU 的内部结构 算术和 布尔逻辑 取反 移位 状态标志 内部数据总线CPU 寄存器 CU 中断 系统 ALU 控制信号 … 8.1

三、CPU的寄存器 8,1 1.用户可见寄存器 1)通用寄存器存放操作数 可作某种寻址方式所需的专用寄存器 (2)数据寄存器存放操作数(满足各种数据类型 两个寄存器拼接存放双倍字长数据 (3)地址寄存器存放地址,其位数应满足最大的地址范围 用于特殊的寻址方式段基值栈指针 (4)条件码寄存器存放条件码,可作程序分支的依据 如正、负、零、溢出、进位等

1. 用户可见寄存器 (1) 通用寄存器 三、 CPU 的寄存器 存放操作数 可作 某种寻址方式所需的专用寄存器 (2) 数据寄存器 存放操作数（满足各种数据类型） 两个寄存器拼接存放双倍字长数据 (3) 地址寄存器 存放地址，其位数应满足最大的地址范围 用于特殊的寻址方式 段基值 栈指针 (4) 条件码寄存器 存放条件码，可作程序分支的依据 如 正、负、零、溢出、进位等 8.1

2.控制和状态寄存器 8,1 (1)控制寄存器 PC→MAR→M→MDR→R 控制CPU操作 其中 MAR MDR R用户不可见 PC 用户可见 (2)状态寄存器 状态寄存器存放条件码 PSW寄存器存放程序状态字 3.举例 Z80008086MC68000

2. 控制和状态寄存器 (1) 控制寄存器 PC 控制 CPU 操作 (2) 状态寄存器 状态寄存器 其中 MAR MDR IR 用户不可见 存放条件码 PSW 寄存器 存放程序状态字 PC 用户可见 3. 举例 Z8000 8086 MC 68000 MAR M MDR IR 8.1

四、控制单元CU和中断系统 8,1 1.CU产生全部指令的微操作命令序列 组合逻辑设计硬连线逻辑 参见第四篇 微程序设计 存储逻辑 2.中断系统 参见84 五、ALU 参见第六章

四、 控制单元 CU 和中断系统 1. CU 产生全部指令的微操作命令序列 组合逻辑设计 微程序设计 硬连线逻辑 存储逻辑 2. 中断系统 参见 第四篇 五、ALU 参见 8.4 参见 第六章 8.1