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computer architecture (21) CPU
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    • CPU的功能和结构
    • 指令执行过程
    • 数据通路的功能和基础结构
    • 控制器的功能和工作原理
    • 指令流水线

回忆过去,我们知道CPU由运算器控制器两大部件组成。

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其中,运算器主要负责对数据进行处理,也就是算术运算和逻辑运算。

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控制器由①CU ②IR ③PC,三个部分组成。

除此之外也有其他一些重要的寄存器。

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在控制单元的指挥之下,CPU会执行一系列的指令序列。

每一条指令的执行分为①取指令②分析指令③执行指令,这样的三个部分。

NOTE

CPU工作的过程,就是执行一条条指令的过程。

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CPU的功能和结构#

CPU的功能#

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运算器的基本结构#

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控制器的基本结构#

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CPU的基本结构#

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指令执行过程#

指令周期#

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指令周期的数据流-取指周期#

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指令周期的数据流-间址周期#

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指令周期的数据流-中断周期#

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本节回顾#

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数据通路-单总线结构#

一条指令的执行,指令周期会被划分为不同的阶段。

在不同的阶段有可能数据的流向是不一样的,大致分为:

  1. 寄存器与寄存器之间的数据流通。
  2. 寄存器与主存之间的数据流通。
  3. 寄存器与算术逻辑单元(ALU)之间的数据流通。

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在这个图当中,我们采用的是CPU内部单总线的方式。所有的寄存器之间交换数据,都是通过CPU的内部总线来完成的,意味着同一时间只允许两个部件之间进行数据交换。它们对总线的使用是独占式的。

CPU内部单总线方式#

1.寄存器之间的数据传送#

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2.主存与CPU之间的数据传送#

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3.执行算术或逻辑运算#

如果采用单总线的结构,在执行算术或逻辑运算时,必须先把其中的一个操作数放到暂存寄存器。

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本节回顾#

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computer architecture (21) CPU
https://yirong.site/posts/0034/
Author
Yirong Zhou
Published at
2025-12-14
License
CC BY-NC-SA 4.0
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