计组-5.0 前言

发表于2026-03-02|更新于2026-03-02|计组

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计算机与CPU组成

计算机的工作过程

第五章总览

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计组-5.1 CPU的功能和基本结构

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

计组-5.2 指令执行过程

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 /...

计组-5.4 微程序控制器

5.4 微程序控制器一、基本原理==设计思路== 一条机器指令对应一个微程序一个微程序有多条微指令（微周期，通常为一个机器周期）一条微指令可以做多个微操作（微命令）（构成控制序列的最小单位）基本结构CU的输入信号来源： ①译码器产生的指令信息 ②时序系统产生的节拍信号 ③执行单元的反馈信息（标志）工作原理⭐ 一条机器指令 == 一个微程序一条机器指令的执行过程 = 取指微程序（入口地址一般为CM的0号单元） + 执行微程序(不同指令微程序不同) 微程序个数 = 机器指令数 + 取址，间址，中断周期的公共微程序数。 ①执行取指操作（公共）启动取指：机器开始运行时，自动将取指微程序入口地址（通常为CM的0号单元）送入μPC，并开始从CM中读取并执行取指微指令。取指完成：...

计组-5.3 数据通路的功能和基本结构

5.3 数据通路的功能和基本结构CPU内部可视为：数据通路和控制部件...

计组-5.5 异常和中断机制

5.5 异常和中断机制异常：CPU内部产生的意外事件中断：CPU外部的设备向CPU发出的中断请求异常和中断的分类：异常：硬故障中断终止（Abort）程序性异常（软件中断）故障（Fault）：在引起故障的指令启动后，执行结束前被检测到的异常事件。无法通过异常处理程序恢复故障，必须终止进程的执行。自陷（Trap）：预先安排的一种“异常”事件。中断：可屏蔽中断不可屏蔽中断异常和中断的不同点：一些异常（eg缺页溢出）是由特定指令在执行过程中发生的。而中断不和任何指令相关联，也不阻止任何指令的完成。异常的检测由CPU自身完成。对于中断，CPU必须通过中断请求线获取中断源的信息，才能知道哪个设备发生了何种中断。异常和中断的相应过程：关中断保存断点和程序状态识别异常和中断并转到相应的处理程序异常大多使用软件识别的方式：CPU设置一个异常状态寄存器，用于记录异常原因。中断可以采用软件识别和硬件识别的方式：又称向量中断。

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