计算机组成原理中央处理器

CPU的功能和基本结构

• 分为运算器和控制器：
• 运算器基本结构：
• 控制器的基本结构：
• 总体划分为ALU，寄存器，CU，中断系统四部分电路。

  CPU中指令执行过程

  
• 指令周期：CPU从主存中取出并执行一条指令所需的全部时间。常常用若干机器周期（又叫CPU周期）来表示。而机器周期又包含若干时钟周期（CPU操作最基本单位）。 不同指令内机器周期可以不同： 指令周期流程： ①取指周期： ②间址周期： ③执行周期：
  任务就是根据IR中的指令字的操作码和操作数通过ALU操作产生结果，不同指令的执行周期操作不同，因此没有统一的数据流向。
  ④中断周期：
• 指令执行方案：

  数据通路的功能和基本结构

• 数据通路：数据在功能部件之间的传送路径。
• CPU内部单总线方式： 内部总线指的是同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。而系统总线是一台计算机各部件，如CPU，内存，通道和各类IO接口间的相互连接的总线。
• 专用数据通路方式：
  类似于总线，但直接利用通路进行传送而不是输入到总线再输出。

  控制器：硬布线和微程序（略）

  指令流水线

• 指令阶段：
• 指令执行方式：
• 流水线的性能指标：
  ①吞吐率TP： ②加速比S： ③效率E：

  影响流水线因素和分类

  方便流水线设计，把每个阶段耗时取成一样，以最长耗时为标准。
• 影响因素：
  ①结构相关（资源冲突）： ②数据相关（数据冲突）： ③控制相关（控制冲突）：
• 分类：
• 流水线的多发技术：
  ①超标量技术： ②超流水技术： ③超长指令字：