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计算机与CPU组成 计算机的工作过程 第五章总览

运算器 专用数据通路方式：根据指令执行过程中的数据和地址流动方向安排连接线路 内部单总线方式：将所有寄存器的输入端和输出端都连接到一条公共的通路上。 控制器 PC的位数取决于 存储器容量和指令字长（用字节编址和字编址） 字编址： == 存储器位数-log₂（指令字长字节数） ==CPU== ==四大部分：ALU,寄存器，中断系统，CU控制单元== ==本章重点：CU== 用户可见寄存器：PSW，ACC，PC，通用寄存器 用户不可见寄存器：IR，MAR，MDR，暂存寄存器，累加寄存器，移位寄存器 CPU（运算器+控制器）的功能 CPU 运算器 控制器 指令控制 对数据进行加工 取指令 操作控制 分析指令 时间控制 执行指令 数据加工 中断处理 中断处理

指令执行过程指令周期 指令周期：CPU从主存中每取出并执行一条指令所需的全部时间 机器周期：==指令有多少步，就有几个机器周期。==分为 定长机器周期 和 不定长机器周期。又callCPU周期。 时间周期：即节拍，是CPU的最基本操作单位。 ==时间周期是出厂设定好的（主频倒数），但是不同的CPU的时间周期有长有短。== 每个指令周期内的机器数可以不等，每个机器周期内的节拍数也可以不等。 指令完整周期：取值 – （间址） – 执行 – （中断）周期。 四个工作周期都可以有CPU访存的操作。 CPU区分指令/数据的依据是：指令周期的不同阶段 指令完整周期 /...

相比于CISC,RISC的特点是：（Complex / Reduced） ==极简==，速度快。 指令条数少； ==指令长度固定==，指令格式和寻址种类少；（功能性不强）（编程不方便） 只有取数/存数（LOAD/STORE）指令访问存储器，其余指令的操作均在寄存器进行； CPU中通用寄存器多； 大部分指令在一个时钟周期内完成；（指令执行时间） 以硬布线逻辑为主，不用或少用微程序控制器控制。 必须实现指令流水线控制 用优化的编译程序，生成的代码高效。

4.3 指令的汇编级别表示4.3.1-1 汇编语言中的 地址码==指令格式 = 操作码 + 地址码== ==探讨的：如何在汇编语言中指明指令的数据（操作码）存放在什么地方。（关注于地址码）== ==下一节：汇编语言指令可以对数据进行哪些处理。（关注于操作码）== 前言 高级语言→汇编语言→机器语言 汇编角度看待指令 关于寄存器 三类常见寄存器：通用寄存器，变址寄存器，堆栈寄存器 （少见的情况） 通用寄存器 可以把E去掉，用低16bit，甚至用某个低8bit。 其他寄存器固定32bit （补充） 【ebx】指的是ebx所指的主存地址 ==未指明默认32bit== 总结一表概括 4.3.1-2 汇编语言中的...

4.2 指令的寻址方式指令寻址（先）指令寻址：寻找 下一条 将要执行 ==指令== 的 ==指令地址== 程序总是根据 PC的内容 去主存取指令的。 PC的位数 取决于存储器总字数 N，按字寻址时，位数 =log2N PC可表示的范围 N 每一条指令的执行都分为：==“取指令”==，“执行指令”两个阶段。 ==PC+1是发生在 取指令 之后！== 顺序寻址：PC（程序计数器） ==+ “1”==（1指的是指令字长）【定长】 跳跃寻址：通过转移类指令实现。 ​ 数据寻址（后）==数据寻址：寻找 本条指令 的地址码指明的...

4.1 指令系统前言 指令系统是控制器部分的内容。 控制器和运算器组成了CPU。 指令集体系结构（ISA） ISA是软件和硬件之间接口的完整定义，包含了：基本数据类型，指令集，寄存器，寻址模式，储存体系，中断和异常处理及外部I/O 一台计算机所有的指令的集合构成该机的指令系统，由叫指令集。 一台计算机只能执行自己指令系统的指令，不能执行其他系统的指令。eg PC的x86架构，手机的ARM架构 ==指令的基本格式== 操作码+地址码 操作码 ：给出指令/操作 地址码 ：对谁操作/操作对象（给出被操作数据/指令的地址） 指令字长 – 指令长度 单字长指令，双字长指令（存取需两次访存），半字长指令（指令长度=半个机器字长） 指令分类==**A. **...

3.1 Sequential Logic（逻辑时序） The Clock ⭐ Combinatorial Logic vs. Sequential Logic 3.2 Flip Flops 触发器制作允许上一步操作的芯片 ⭐ D 触发器换句话说，DFF 简单地将前一个时间周期的输入值作为当前周期的输出。𝑜𝑢𝑡(𝑡)=𝑖𝑛(𝑡−1) 时序逻辑的原理 寄存器 Bit【寄存器（也）是一种常用的时序逻辑电路】 implement show 3.3 Memory Units Memory The most basic memory element: Register ⭐ （并着排列的） RAM unit （逻辑时序的芯片） RAM / Read Logic RAM / Write Logic A family of 16-bit RAM chips 3.4 Counters (Inc 代表增量[+1]) 3.5 codepreview：DFF 1-bit register...

2.1 Binary Numbers (an easy way: choose numbers from high to low) 2.2 Binary Addtion Half Adder Full Adder Multi-bit Adder Half Adder – Full Adder – Multi-bit Adder – 16-bit adder 2.3 Negative Numbers① Expression of negative numbers way1 way2： 前一半的二进制数字（0-7）用来表示正数，后一半的二进制数字（8-15）留作表示负数（eg 表示-3，16-3=13） ② Addtion in 2’s Complement -2+(-3)=-5,-5的补码就是11（1011） ③ Computing -x...

1.1 Boolean Logic==The Formula == The Truth table.== So if you ‘re struggling with the formula, you can use the truth table instead. (This is a function we define. You can define other functions as desired.) ⭐Some useful equations Note that the last two equations are particularly important. Boolean Algebra can be simplified (2 ways) 1.2 Boolean...