CPU 概述

• CPU
• 主要任务：取出指令并执行指令
• 基本组成部分：
  • 运算器
  • cache
  • 控制器：协调和指挥整个计算机系统的操作
    • 控制器三大部件
      • 指令部件：程序计数器、指令寄存器、指令译码器
      • 时序部件：时序产生器
      • 操作控制部件：操作控制器

CPU中的主要寄存器：

• 数据缓冲寄存器(DR，Data Register)
• 指令寄存器(IR，Instruction Register)
• 程序计数器(PC, Program Counter)
• 数据地址寄存器(AR，Address Register)
• 通用寄存器(R0～R3)
• 状态字寄存器(PSW，Program State Word)

指令周期

• 指令周期：是指从内存取出一条指令并完成该指令所需要的总时间。
• 机器周期：又称为CPU周期（节拍电位） ，以CPU从内存中读取一条指令字所需要的最短时间为基准。
• 时钟周期：又称T周期（节拍脉冲，节拍周期） ，CPU执行一个微操作命令（控制信号）的最小时间单位（就是振荡器的时钟）。

CPU 周期的划分：总线不冲突

下面以 MOV R0, R1 来分析指令执行的周期，它的执行过程可分为以下几个 CPU 周期：

• 取指周期：
  • 取指令，PC+1
  • 指令译码
• 执行周期：
  • 执行指令
    • 操作控制器送出控制信号到通用寄存器,选择R1作源寄 存器,选择R0作目标寄存器；
    • 操作控制器送出控制信号到ALU,指定ALU做传送操作
    • 操作控制器送出控制信号,打开ALU的三态门,将ALU输出送到数据总线DBUS上
    • 操作控制器送出控制信号,将DBUS上的数据打入到数据缓冲寄存器DR(10)
    • 操作控制器送出控制信号,将DR中的数据10打入到目标寄存器R0,R0的内容由00变为10

如何用方框图表示：

• 方框 代表一个CPU周期，方框中的内容表示数据通路的操作或某种控制操作。
• 菱形 通常用来表示某种判别或测试，它依附于前面一个CPU周期，而不单独占用一个CPU周期
• ~ 表示公操作，例如中断处理、通道处理