计组-5.3 数据通路的功能和基本结构

5.3 数据通路（功能和基本结构）

==CPU内部==可视为：==数据通路 + 控制部件== 两大部分。

⭐ ==数据通路：数据在功能部件之间传送的路径，包括路径上的部件！==

• 【==不包括控制部件==，因为数据通路由控制部件控制】

例题：ALU，通用寄存器，PSW，Cache，异常和中断处理逻辑等等，都是数据通路的一部分。

1.CPU内数据的流动

• 寄存器和寄存器
• 寄存器和主存
• 寄存器和ALU

（可以发现ALU和主存之间没有数据流动，因为主存速度比ALU慢很多。）

（主存更多的是拿来当MAR和MDR之间的中转站，且主存相连的寄存器也只有MAR，MDR了）

2.==数据通路的基本结构==⭐

① CPU内部单总线方式：CPU内数据通过一条总线传输。（常搭配–多周期处理器，CPI＞1）

② CPU内部多总线方式：（常搭配–周期处理器，CPI=1）

③ 专用数据通路方式：寄存器之间有通路来传输交流数据。

其他：

• ②单总线时信号流动的原则：每个时刻只有一个器件发出信息，可以有多个器件接收消息。【实现by：三态门】

• CPI：cycles per instruction。

  • ==单周期处理器==：所有指令的指令周期为一个时间周期（all步骤，一个时间周期搞定）（==不同于单总线==哦）
    • 在执行同一条指令的过程中，每个主要的硬件部件（如ALU）最多被使用一次。

3.CPU内部单总线方式

• 每==一个==时钟周期，CU都会发出==一个==控制信号，执行完成==一个==微操作。
• 单总线结构中，每一时刻总线上只有==一个==数据有效
  • 所以，ALU计算得配合暂存寄存器使用。（另一个操作数提前放在暂存寄存器Y）
• **==MARinE==**（表示数据总线（到MARin这条路）是否畅通）

例题

• ALU不是寄存器（所以不写在上面，直接写Z就行）

4.专用数据通路方式

细节：指令译码器在微操作发生器里面

例题