计算机组成原理

控制器与CPU

5.1 CPU的功能及结构

功能：指令控制、操作控制、时间控制、数据加工
组成：运算器、Cache、控制器
基本结构：

• 程序计数器PC（存放下一条指令地址）
• 指令寄存器IR（存放当前指令直到执行结束）
• 操作码译码器ID（识别指令）
• 控制信号产生器（发出完成该指令的控制信号）
• 时序信号产生器（什么时间发什么控制信号）

CPU的主要寄存器：

1. 累加寄存器（AC）
2. 状态寄存器（PSW）
3. 指令寄存器（IR）
4. 程序计数器（PC）
5. 地址寄存器（MAR）
6. 数据缓冲寄存器（MDR）

5.2 指令周期

基本概念
时钟周期 = 节拍脉冲 = 震荡周期
机器周期 = CPU周期 = 从主存读取一条指令的最短时间
指令周期 = 从主存读指令并执行指令的时间

取指-译码-执行-写回

5.3 流水线工作原理

基本原理

• 每条指令的执行时间不变
• 每条指令处理结果的时间缩短
• 流水线处理速率最高时=流水线处于满载的稳定状态
• 流水线处理速率最低时=流水线未满载状态
• 为了满足在重叠时间段不同指令的机器周期能够完成指定的操作，将时间段=操作完成的最长时间
• 为了保证一个周期内流水线的输入信号不变，相邻时间段之间必须设置锁存器或寄存器 除了指令执行流水线，还有运算操作流水线

相关问题
流水线阻塞（P163-6.15）
数据相关产生
假设第二条指令需要的操作数是第一条指令运算的结果，那么出现了数据相关
指令执行时间不同产生
程序转移的影响
异常情况响应中断

• 点赞
• 收藏
• 分享
• 文章举报