第3章1CPU子系統(tǒng)概述與ALU.ppt

1、第三章CPU子系統(tǒng)，主要知識(shí)點(diǎn)：配置、時(shí)序控制方法、控制器分類運(yùn)算符配置、基本計(jì)算方法(主要是加、減、乘、除)和硬件電路實(shí)現(xiàn)方法3模型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)路徑、命令執(zhí)行過(guò)程和操作時(shí)間表、組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)原理4微程序控制器的基本概念和原理、模型計(jì)算機(jī)的微電腦困難：點(diǎn)乘法、除法運(yùn)算、命令執(zhí)行流、操作調(diào)度設(shè)計(jì)、微程序控制器的原理和設(shè)計(jì)方法、3.1概述3.1.1 CPU的配置可以根據(jù)數(shù)據(jù)流分為三個(gè)階段。(1)輸入級(jí)別：多路復(fù)用器或鎖定內(nèi)存配置。(2)ALU (3)輸出級(jí)別、1、計(jì)算部件、計(jì)算部件的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。計(jì)算部件的設(shè)置，按功能可分為四段：(1)(普通微處理器)僅設(shè)置一個(gè)ALU (2)(高級(jí)微處

2、理器)設(shè)置一個(gè)ALU，與定時(shí)控制器(3)(超級(jí)迷你電腦)設(shè)置ALU，然后乘以點(diǎn)。2，設(shè)置寄存器(1)常規(guī)寄存器組特性；用戶可以“編程訪問(wèn)”，對(duì)用戶不透明，(2)寄存器功能：用戶不能“編程訪問(wèn)”，對(duì)用戶透明。(3)命令寄存器IR是要執(zhí)行的命令(4)節(jié)目柜臺(tái)PC要執(zhí)行的以下命令地址(5)節(jié)目狀態(tài)單詞寄存器PSW (6)存儲(chǔ)地址寄存器MAR (7)數(shù)據(jù)緩沖寄存器MBR(或用MDR表示)，3，時(shí)間系統(tǒng)每臺(tái)計(jì)算機(jī)上通常為“周期”如下圖所示。產(chǎn)生周期、比特、脈沖和其他定時(shí)信號(hào)的零件。稱為“定時(shí)系統(tǒng)”，由三部分組成：主振蕩器(脈沖源)、計(jì)數(shù)分頻邏輯、啟動(dòng)停止控制邏輯。4，微指令生成部件(見下文)，微操作命令

3、C: C=F (IM，TI，BJ)，5，CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)路徑結(jié)構(gòu)兩個(gè)茄子基本數(shù)據(jù)路徑結(jié)構(gòu)：(1)單個(gè)組中的總線，單個(gè)寄存器結(jié)構(gòu)。(2)單個(gè)組中的總線，集中式寄存器結(jié)構(gòu)。典型CPU結(jié)構(gòu)示例，3.1.2計(jì)時(shí)控制方法，1，動(dòng)機(jī)控制方法，2，異步控制方法，異步響應(yīng)流程圖，3.1.3控制器分類，1，組合邏輯控制器，2，微程序控制器，3.1.4 CPU和外部信息更換1(3)通道類型，(2)總線類型，特征：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擴(kuò)展容易，但信息吞吐量有限，速度不高。適用于小型系統(tǒng)。特點(diǎn)：適用于規(guī)模、設(shè)備數(shù)量和類型多的系統(tǒng)，速度快，信息吞吐量大。2，信息傳輸控制方法(1)直接節(jié)目傳輸方法CPU的控制流程右側(cè)，特征：(1)

4、CPU字典查詢，全傳輸過(guò)程控制，(2)CPU和外圍設(shè)備串行運(yùn)行。外圍設(shè)備狀態(tài)說(shuō)明：通常，設(shè)備接口有兩個(gè)茄子狀態(tài)觸發(fā)器：“使用中”觸發(fā)器B、“觸發(fā)器完成”(例如，“使用中”B、“完成”)。指示設(shè)備正在使用中。指示設(shè)備已完成(也稱為“準(zhǔn)備”)。外圍設(shè)備有三種茄子狀態(tài)：“空閑”。在說(shuō)“忙”、“完成”(或“準(zhǔn)備”)時(shí)，請(qǐng)參閱以下狀態(tài)切換圖表。()節(jié)目中斷方法(1)什么是節(jié)目中斷？節(jié)目中斷是一種工作方式，CPU暫停當(dāng)前節(jié)目的執(zhí)行，處理執(zhí)行中斷處理程序，處理隨機(jī)事件，處理完成后自動(dòng)返回原節(jié)目處執(zhí)行，牙齒過(guò)程稱為“節(jié)目中斷”。節(jié)目中斷過(guò)程和子節(jié)目調(diào)用過(guò)程的區(qū)別主要是事件處理的隨機(jī)性。(2)以節(jié)目中斷方式控制主機(jī)和外圍設(shè)備之間信息傳輸?shù)哪芰Γ篊PU啟動(dòng)外圍設(shè)備后，不再字典主動(dòng)查詢外圍設(shè)備，而是主動(dòng)請(qǐng)求外圍設(shè)備?？刂祈憫?yīng)后發(fā)送。因此，外部設(shè)備之間的工作時(shí)間關(guān)系是并行的。()方法特征：方法是直接依賴硬件控制在外圍設(shè)備和存儲(chǔ)之間傳輸數(shù)據(jù)的工作方法，是傳輸過(guò)程中不必要的干預(yù)。所以與周邊設(shè)備并行。有三種茄子模式。(1) CPU訪問(wèn)內(nèi)存掛起方法；(2)周期盜用方法(也稱為周期盜用法)；(3)DMA和CPU交替訪問(wèn)的內(nèi)存方法。有關(guān)三種茄子方法的時(shí)間關(guān)系比較，請(qǐng)參閱下圖。多