第5章_中央处理机

合集下载

第五章中央处理器黑

1、A.C. 23、采用4、CPU 5A.B.C.D. 6A.B.C.D. 78A.B.C.D. 9A. 10A.B.C.D. 11A.B.C.D.12、下列关于动态流水线正确的是（）A.动态流水线是在同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在进行另一种运算，这样对提高流水线的效率很有好处，但会使流水线控制变得很复杂B. 动态流水线是指运算操作并行C. 动态流水线是指指令步骤并行D. 动态流水线是指程序步骤并行13、流水CPU是由一系列叫做“段”的处理线路组成的。

一个m段流水线稳定时的CPU的吞吐能力，与m个并行部件的CPU 的吞吐能力相比（）A.具有同等水平的吞吐能力B.不具备同等水平的吞吐能力C. 吞吐能力大于前者的吞吐能力D. 吞吐能力小于前者的吞吐能力14、设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，并且每个子部件的时间均为△t，若采用常规标量流水线处理机（即处理机的度为1 ）连续执行12条指令，共需15、若采用度为4的超标量流水线处理机，连续执行上述20条指令，只需16、设指令流水线把一条指令分为取指、分析、执行3个部分，且3部分的时间分别是t取指=2ns，t分析=2ns，t执行=1ns，则100条指令全部执行完毕需17、设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，并且每个子部件的时间均为t，若采用常规标量流水线处理机，连续执行8条指令，则流水线的加速比为18、指令流水线中出现数据相关是流水线将受阻，（）可解决数据相关问题。

A.增加硬件资源B.采用旁路技术C.采用分支预测技术D.以上都可以19、关于流水线技术的说法，错误的是（）A.超标量技术需要配置多个功能部件和指令译码电路等B.与超标量技术和超流水线技术相比，超长指令字技术对优化编译器要求更高，而无其他硬件要求C.流水线按序流动时，在RAM、WAR和WAW中，只可能出现RAW相关D.超流水线技术相当于将流水线在分段，从而提高每个周期内功能部件的使用次数二、综合应用题1、某计算机的数据通路结构如图所示，写出实现ADD R1，（R2）的未操作序列（含取指令及确定后继指令的地址）。

计算机基本结构范文

微机总线结构示意图下面将具体介绍计算机各组成部件。

三、中央处理器（CPU）中央处理器（CPU，Central Processing Unit）主要包括运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件。

它是计算机的核心部件。

CPU是一体积不大而元件的集成度非常高、功能强大的芯片，又称微处理器（MPU，Micro Processing Unit）。

计算机的所有操作都受CPU控制，所以它的品质直接影响着整个计算机系统的性能。

CPU和内存储器构成了计算机的主机，是计算机系统的主体。

输入/输出（I/O）设备和辅助存储器（又称外存）统称为外部设备（简称外设），它们是沟通人与主机联系的桥梁。

CPU的性能指标直接决定了由它构成的微型计算机系统性能指标。

CPU的性能指标主要包括字长和时钟主频。

字长表示CPU每次处理数据的能力，如80286型号的CPU每次能处理16位二进制数据，而80386型号的CPU和80486型号的CPU每次能处理32位二进制数据，当前流行的PentiumⅢ型号每次能处理64位二进制数据；时钟主频以MHz（兆赫兹）为单位来度量。

通常，时钟主频越高，其处理数据的速度相对也就越快。

CPU 的时钟主频已由过去的33MHz、66MHz发展到现在的466MHz、800MHz、900MHz甚至到了1GHz以上。

随着CPU主频的不断提高，它对内存RAM的存取更快了，而RAM的响应速度达不到CPU的速度，这样就可能成为整个系统的“瓶颈”。

为了协调CPU与RAM 之间的速度差问题，在CPU芯片中又集成了高速缓冲存储器（Cache），一般在几十KB到几百KB之间。

所以，可以CPU主要包括运算器（ALU）和控制器（CU）两大部件，此外，还包括：若干寄存器和高速缓冲存储器（Pentium以后，都含有Cache了）。

四、存储器存储器分为两大类：一类是设在主机中的内存储器，也叫主存储器，用于存放当前运行的程序和程序所用的数据，属于临时存储器；另一类是属于计算机外部设备的存储器，叫外部存储器，简称外存，也叫辅助存储器（简称辅存）。

计算机硬件基础

第一篇信息系统基础知识第1章计算机硬件基础本章主要介绍计算机硬件的基础知识，包括计算机基本组成，中央处理器、存储器、I/O设备等主要部件的性能和基本工作原理，以及计算机体系结构、计算机存储系统等内容。

1.1计算机基本组成自1946年世界上出现第一台计算机以来，计算机的硬件结构和软件系统都已发生了惊人的变化。

但就其基本组成而言，仍为冯·诺伊曼型计算机的设计思想。

即一个完整的计算机硬件系统由：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。

如图1-1所示。

图1-1 计算机的基本组成其中运算器与控制器合称为中央处理器。

内存储器和中央处理器合在一起称为主机。

在计算机硬件系统中不属于主机的设备都属于外部设备，简称外设，包括输入、输出设备及外存储器。

•运算器。

进行算术和逻辑运算的部件，运算数据以二进制格式给出，它可从存储器取出或来自输入设备，运算结果或写入存储器，或通过输出设备输出；•控制器。

协调整个计算机系统的正常工作。

它主要包括指令寄存器、指令译码及时序控制等部件；运算器与控制器—般又称为中央处理部件（Central ProcessingUnit，CPU），它是计算机的核心部件。

•存储器。

存放数据和程序的部件，它通过地址线和数据线与其他部件相连。

•输入/输出部件。

包括各类输入/输出设备及相应的输入/输出接口。

1.1.1 中央处理器1．运算器运算器是计算机中用于信息加工的部件。

它能对数据进行算术逻辑运算。

算术运算按算术规则进行运算，如加、减、乘、除及它们的复合运算。

逻辑运算一般泛指非算术性运算，例如：比较、移位、逻辑加、逻辑乘、逻辑取反及“异或”操作等。

运算器通常由算术逻辑运算部件（ALU）和一些寄存器组成。

如图1-2所示是一个最简单的运算器示意图。

ALU是具体完成算术逻辑运算的部件。

寄存器主要用于存放操作数、结果及操作数地址。

累加器除了存放参加运算的操作数外，在连续运算中，还用于存放中间结果和最终结果。

第五章中央处理器习题参考答案1.请在括号内填入适当答案。在CPU中

第五章中央处理器习题参考答案1．请在括号内填入适当答案。

在CPU中：(1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）；(2) 保存当前正在执行的指令地址的寄存器是(程序计数器AR)；(3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。

2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。

画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。

标出各微操作信号序列。

解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。

5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画时序产生器逻辑图。

解：节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1 = T3 =200ns ，T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。

为了消除节拍脉冲上的毛刺，环型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。

下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。

根据关系，节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的逻辑表达式如下：T1 = C1·， T2 = ， T3 =6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。

已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。

解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条取控存容量为：241×32/8=964B7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。

计算机组成原理考点总结

《计算机组成原理》总结--内部复习文件第一章计算机系统概论1.1计算机的分类电子计算机分两大类：电子模拟计算机、电子数字计算机2.4计算机的性能指标：（基本运算p5）⑴处理机字长：处理机运算器一次能够完成二进制运算的位数，如32位、64位⑵存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB,MB,GB,TB来表示⑶计算机五个组成部分：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备（其中cpu由运算器和控制器组成）⑷冯.诺依曼型计算机的设计思想：存储程序并按地址顺序执行⑸计算机软件一般分为两大类：①系统程序②应用程序⑹硬件可以由软件来实现，软件也可以由硬件来实现，故软件与硬件的逻辑等价性。

第二章运算方法和运算器1.计算机中常用的数据表示格式有两种：一是定点格式，二是浮点格式。

2.阶码位数多，表示数的范围大；尾数位数多，说明该数的精确度越高。

3.数的机器码表示：原码、反码、补码、移码表示法4.浮点加、减法运算步骤：（0操作数检查）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数求和运算）、（结果规格化处理）、（舍入处理）第三章多层次的存储器3.1.1存储器的分类：1.按存取方式分：随机存储器和顺序存储器2.按存储内容可变分：只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）3.6 cache基本原理：①cache解决的问题：为了解决cpu与主存之间速度不匹配问题；②cache基于的原理：程序运行过程中具有（空间局部性）和（时间局部性）原理。

③cache实现是由（硬件）方式实现④cache地址没有增加，容量也没有增加。

⑤cache命中率：（重点p91大题计算）3.6.2 主存与cache的地址映射①全相联映射方式：主存中的任意一块可以放在cache中的任意一行上优点：非常灵活缺点：比较电路难以设计和实现适用：适合于小容量cache采用②直接映射方式：主存块只能拷贝到cache的一个特定位置上优点：硬件简单，成本低缺点：每个主存块只有一个固定的行位置可存放。

计算机组成原理第6版(白中英)第5章中央处理器

11
5.2.1 指令周期的基本概念
也叫节拍脉冲或T周期，是计算机处理操作的基本时间单位。在一个CPU周期内，要完成若干个微操作。这些微操作有的可以同时执行，有的需要按先后次序串行执行。因而需要把一个CPU周期分为若干个相等的时间段，每一个时间段称为一个节拍脉冲或T周期。时钟周期通常定义为机器主频的倒数。
10
5.2.1 指令周期的基本概念
CPU执行程序是一个“取指令—执行指令”的循环过程。
CPU从内存中取出一条指令，并执行这条指令的时间总和；指令周期常用若干个CPU周期来表示。又称机器周期，一般为从内存读取一条指令字的最短时间；一个CPU周期可以完成CPU的一个基本操作。一个CPU周期包含若干时钟周期。
3
3
5.1.2 CPU的基本组成
现代的CPU的组成
冯·诺依曼机的定义
• 运算器、控制器、片内Cache；
控制器的主要功能
• 从内存中取出一条指令，并指出下条指令的存放位置；PC、IR
• 对指令进行译码，产生相应的操作控制信号；
ID、时序电路、操作控制器
• 控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动；
12
5.2.1 指令周期的基本概念
定长CPU周期的指令示意图：
单周期CPU：在一个时钟周期内完成从指令取出到得到结果的工作，
以最长指令为准，效率低，目前较少采用。
多周期CPU：将指令的执行分成多个阶段，每个阶段在一个时钟周期
内完成，因而时钟周期段，不同指令所用的周期数不同。以下仅讨论多周期CPU。
求操作数有效地址
14
5.2.1 指令周期的基本概念一个简单的程序
地址指令
说明
100

MIS-5e 第05章计算机硬件软件

5.5软件（ Software）
5.5.1软件分类软件分为：系统软件 (System Software)：管理与支持计算机系统资源及操作的程序。应用软件(Application Software)：处理特定应用的程序。
终端用户软件应用软件系统软件硬件 Hardware (nudity) System Software Application Software End User Computing
循序处理程序1
CPU/任务 1
并行处理
应用程序 /总任务
程序2
CPU/任务 2
CPU 分任务1
CPU 分任务2
CPU 分任务3
CPU 分任务4
CPU 分任务5
总结果
结果 (a) (b)
图5.4
循序处理与并行处理
（4）RISC处理器精简指令集RISC用在高性能计算机上加快运算速度（5）MMX多媒体处理器多媒体扩展（MMX） CPU极大地提高了电脑的多媒体(如立体声、视频、三维动画等)处理功能。（6）双核处理器和多核处理器一个芯片上有两个或多个处理器核心，提高处理速度。
5.3 存储系统
5.3.1计算机存储系统及发展计算机信息系统依靠一级存储器和二级存储器来存储信息。用高速缓存技术来提高运行速度，二级存储器多用磁盘和光盘存储。 5.3.2主存储器功能：存放当前运行的程序及执行程序所需要的资料。辅助存储器主存储器辅助存储器由半导体存储器组成，分为只读存储器（ROM）和随机存储器（ RAM）
5.6系统软件
5.6.1系统软件的分类分为：系统管理程序（管理计算机硬件、软件和数据资源）、系统支持程序（提供支持计算机操作和管理的服务）、系统开发程序（帮助用户开发信息程序） 5.6.2操作系统是计算机最基本、最重要的软件包。 1.操作系统功能有五大功能：用户界面、资源管理、文件管理、任务管理、实用服务程序管理。（见下图） 2.操作系统的类型按处理方式分：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统按配置分：单机配置操作系统、多机配置操作系统按用户分：单用户操作系统、多用户操作系统按任务数据分：单任务操作系统、多任务操作系统按处理器数据分：单处理器操作系统、多处理器操作系统

计算机组成原理第5章中央处理器

19
第二节一、指令执行分析任何一条指令的执行都要经过读取指令、分析指令和执行指令三个阶段。指令执行过程一般可分为：1）取指令 2 3 4 5
20
图5.5
流水处理
21
二、计算机的功能是执行程序。执行程序时，计算机操作由一系列指令周期组成，每个周期执行一条机器指令，而每个指令周期又由若干个机器周期组成，一种通常的办法是分解成取指、取操作数、执行和中断，只有取指和执行周期总是必有的。 1 2 图
10
二、时序控制方式计算机的基本任务是执行指令。执行一条指令的过程是分为若干步来实现的，每一步对应某些微操作。由于不同指令所对应的微操作及繁简程度大不相同，因而每条指令和每个微操作所需的执行时间也不相同，这就需要引入时序信号来对这些微操作进行定时控制。时序控制方式，就是指微操作与时序信号之间采取何种关系。按照同步或非同步的关系，可将时序控制方式分为同步控制和异步控制
13
计算机从取指令到执行完指令所需要的时间称为指令周期。不同的指令，其功能不同，其指令周期长短也就可以不同。在系统中，通常不为指令周期设置时间标志信号，因而也不将其作为时序的一级。时序信号通常划分为三级，即机器周期、节拍
14
图5.2
时序系统结构框图
15
3) 异步控制方式中没有统一的时钟信号，各部件按自身固有的速度工作，通过应答方式进行联络，常见的应答信号有准备好（READY）或等待（ WAIT
16
图5.3 多级时序
17
图5.4
异步应答流程
18
在CPU中，控制器的任务是决定在什么时间、根据什么条件、发什么命令、做什么操作。因此，产生微命令的基本依据是时间、指令代码、状态、外部请求等。这些信息或作为逻辑变量，经组合逻辑电路产生微命令序列；或形成相应的微程序地址，通过执行微指令直接产生微命令序列。按照微命令的产生方式，可将控制器分为组合逻辑控制器和微

华南理工2017【计算机组成原理】随堂练习

参考答案：A
9.设寄存器内容为11111111，若它等于+127，则机器码为（）表示。
A、原码B、补码C、反码D、移码
参考答案：D
10.8位原码能表示的不同数据有（）个。
A、15 B、16 C、255 D、256
参考答案：C
11.下列关于奇偶校验码错误的描述是（）。
A、只能发现奇数位错B、无纠错能力
参考答案：C
4.在机器数的四种表示方法中，（）对0的表示有两种形式。
A、原码和反码B、原码和补码C、反码和补码D、补码和移码
参考答案：A
5.n位定点补码表示的最大值是（）。
A、2的n次方B、2的n次方-1 C、2的n-1次方D、2的n-1次方再-1
参考答案：B
6.将用8位二进制补码表示的十进制数-121，扩展成16位二进制补码，结果用十六进制表示为（）。
参考答案：B
3.在指令格式中采用扩展码设计方案是为了（）。
A、减少指令字长度B、增加指令字长度C、保持指令字长度不变而增加指令操作的数量
D、保持指令字长度不变而增加寻址空间
参考答案：C
4.某计算机存储器按字（16位）编址，每取出一条指令后PC值自动加1，说明其指令长度是（）。
A、1个字节B、2个字节C、3个字节D、4个字节
A、原码B、补码和移码C、补码D、补码和反码
参考答案：B
2.二进制数-101101B的补码是（）。
A、11001011B B、11010011B C、11010110B D、11110111B
参考答案：B
3.在补码表示的机器中若寄存器A中存放数9EH，经过一次（）运算它可以变为CFH。
A、算术左移B、逻辑左移C、算术右移D、逻辑右移

微机原理一至四章课后习题[1]

第一章习题1简答：微处理器也叫CPU或中央处理器，包括运算器、控制器、寄存器组和内部总线。

微型计算机包括CPU、内存、I/O接口、系统总线。

微型计算机系统由硬件系统和软件系统共同构成微型机系统，是相辅相成的，缺一不可关系：微型计算机是以微处理器为核心，微型计算机系统是以微型计算机为核心，它们都不能独立工作，只有微型计算机系统才是完整的数据处理系统，才具有实用意义。

2简答：微型计算机由CPU、内存、I/O接口、系统总线组成。

3简答：在CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为微处理器总线，即内部总线。

总线由三类传输线组成：数据线、地址线和控制线。

4答：微型计算机的工作过程就是逐条执行指令序列的过程，也就是不断的取指令和执行指令的过程。

在去指令阶段，把指令的地址赋给程序计数器PC，CPU从内存中读出的内容为指令，把它送入指令寄存器，由指令译码器译码，经控制器发出相应的控制信号。

在执行指令阶段，CPU执行指令所规定的具体操作。

一条指令执行完毕，就转入下一条指令的取指令阶段，这样周而复始的循环直到程序结束。

第二章习题一、填空题1、执行部件EU的组织有：，和。

2、8086CPU从偶地址访问内存1个字时需占用周期，而从奇地址访问内存1个字操作需占用周期。

3、IBM-PC机中的内存是按段存放信息的，一个段最大存贮空间为字节。

4、8086微处理机在最小模式下，用来控制输出地址是访问内存还是访问I/O。

5、一台计算机能执行多少种指令，是在时确定的。

二、单项选择题1、微型计算机的性能主要由来决定。

A、价钱B、CPUC、控制器D、其它2、对微处理器而言，它的每条指令都有一定的时序，其时序关系是A、一个时钟周期包括几个机器周期，一个机器周期包括几个指令周期。

B、一个机器周期包括几个指令周期，一个指令周期包括几个时钟周期。

C、一个指令周期包括几个机器周期，一个机器周期包括几个时钟周期。

D、一个指令周期包括几个时钟周期，一个时钟周期包括几个机器周期。

计算机组成原理名词解释和简答

计算机组成原理名词解释和简答第一章名词解释：1.中央处理器：主要由运算器和控制器组成。

控制部件，运算部件，存储部件相互协调，共同完成对指令的执行。

2.ALU：对数据进行算术和逻辑运算处理的部件。

3.数据通路：由操作元件和存储元件通过总线或分散方式连接而成的进行数据存储，处理和传送的路径。

4.控制器：对指令进行译码，产生各种操作控制信号，规定各个部件在何时做什么动作来控制数据的流动。

5.主存：存放指令和数据，并能由中央处理器（CPU）直接随机存取。

6.ISA：指令集体系结构：计算机硬件与系统软件之间的接口。

指令系统是核心部分，还包括数据类型，数据格式的定义，寄存器设计，I/O空间编址，数据传输方式，中断结构等。

7.响应时间：作业从开始提交到完成的时间，包括CPU执行时间，等待I/O的时间，系统运行其他用户程序的时间，以及操作系统运行时间。

8.CPU执行时间：CPU真正用于程序执行的时间。

包括用户CPU时间（执行用户程序代码的时间）和系统CPU时间（为了执行用户代码而需要CPU运行操作系统的时间）简答题：1.冯诺依曼计算机由那几部分组成，主要思想：①计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。

②各基本部件的功能是：存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，形式上两者没有区别，但计算机应能区分数据还是指令；控制器应能自动执行指令；运算器应能进行加/减/乘/除四种基本算术运算，并且也能进行一些逻辑运算和附加运算；操作人员可以通过输入设备、输出设备和主机进行通信。

③采用“存储程序”工作方式。

2.从源程序到可执行程序的过程：第二章名词解释：1.定点数：计算机中小数点固定在最左（或右）边的数2.汉字输入码：汉字用相应按键的组合进行编码表示3.汉字内码：计算机内部进行汉字存储，查找，传输和处理而采用的存储方式，两个字节表示一个内码4.大端方式：数据字的最低有效字节存放在大地址单元中5.边界对齐：要求数据的地址是相应的边界地址。

第5章习题答案-机器主频16m,平均

习题51 、中央处理器有哪些基本功能？由哪些基本部件组成？2 、什么是指令周期、CPU 周期和时钟脉冲周期？三者有何关系？3 、参见图5.1所示的数据通路。

画出存数指令“ STOI Rs , (Rd) ”的指令周期流程图，其含义是将源寄存器 Rs 的内容传送至(Rd)为地址的主存单元中。

4 、参见图5.13所示的数据通路。

画出取数指令“ LDA (Rs)，Rd'的指令周期流程图，其含义是将(Rs)为地址的主存单元的内容传送至目的寄存器 Rdo 标出相应的微操作控制信号序列。

5 、参见图5.15所示的数据通路。

画出加法指令“ ADD Rd, (mem ”的指令周期流程图，其含义是将 Rd 中的数据与以mem 为地址的主存单元的内容相加，结果传送至目的寄存器Rd 。

6 、假设CPU 结构如图5.56所示，其中有一个累加寄存器 AC —个状态条件寄存器和其它4个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

要求： (1) 标明图中a 、b 、c 、d 这4个寄存器的名称; (2) 简述指令从主存取出到产生控制信号的数据通路; (3)简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路主存傭S3想图5.56 CPU 结构图7 、简述程序与微程序、指令与微指令的区别。

8 、微命令有哪几种编码方法，它们是如何实现的？ 9、简述机器指令与微指令的关系。

状态盖件岳存器「慢彳E 控制铝10 、某机的微指令格式中有10个独立的控制字段C0〜C9,每个控制字段有Ni个互斥控制信号，Ni的值如下：请回答：(1) 如果这10个控制字段，采用编码表示法，需要多少控制位？(2) 如果采用完全水平型编码方式，需要多少控制位？11 、假设微地址转移逻辑表达式如下：口A4=P2- ZF • T4口A3=P1・ IR15 • T4口A2=P1- IR14 • T4口A1=P1- IR13 • T4口A0=P1- IR12 • T4其中口A4〜口A0为微地址寄存器的相应位，P1和P2为判别标志，ZF为零标志，IR15〜IR12为指令寄存器IR的相应位，T4为时钟脉冲信号。

第五章中央处理器(白中英第五版)方案

2019年9月16日星期一
5.2 指令周期
【例1】教材图5.15所示为双总线结构机器的数据通路， IR为指令寄存器，PC为程序计数器(具有自增功能)，M 为主存(受R/W信号控制)，AR为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器， ALU由加、减控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有小圈表示有控制信号，例中yi表示y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。
2019年9月16日星期一
5.1 CPU的组成和功能
2.IR(指令寄存器) IR 用来保存当前正在执行的一条指令。当执行
一条指令时，先把它从内存取到DR中，然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。
5.1 CPU的组成和功能
3.cache 存储指令和数据。
2019年9月16日星期一
5.1 CPU的组成和功能
C P U 模型
5.1 CPU的组成和功能
模型机各部件功能： • 寄存器的功能：暂存指令和数据
–数据缓冲寄存器（DR）： • 存运算结果及内部缓冲； • 缓冲CPU与外部（主存与外设）数据传送。
2019年9月16日星期一
5.1 CPU的组成和功能
由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。
但是，当遇到转移指令如JMP指令时，那么后继指令的地址（即PC的内容)必须从指令的地址段取得。在这种情况下，下一条从内存取出的指令将由转移指令来规定，而不是像通常一样按顺序来取得。因此程序计数器的结构应当是具有寄存信息和计数两种功能的结构。

西安电子科技大学_计算机组成原理第5章中央处理器_课件PPT

控制信号指令译码 /控制器
F→IR
IR
总线B IR→B
设ALU的功能有： F = A + B (ADD)， F = A - B (SUB)， F = A + 1 (INC)， F = A - 1 (DEC)，
MAR F→MAR
ABUS
M
Read Write
DBUS
F→PC F→R0 F→R1
F→Rn-1
28
5了5条微指令I1～I5所发出的控制信号a～j。设计微指令的控制字段，要求保持微指令本身的并行性，需要最少的控制位数为______。
A. 6
B. 7
C. 8
D. 10
微指令
激活的控制信号
abcde f gh i j
I1 √
√√√
I2
√√
√√
I3
西安电子科技大学计算机学院
计算机组成原理考研辅导
5 第章中央处理器
2021年9月3日 21:40:12
考研大纲
（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理
1. 硬布线控制器 2. 微程序控制器
微程序、微指令和微命令微指令格式，微命令的编码方式微地址的形成方式
水平型垂直型混合型
A1 A2 … An-1 An 判断测试字段后续地址字段
操作控制
顺序控制
μOP 微操作码
Rd 目的地址
Rs 源地址
25
5.4 硬布线控制器和微程序控制器二、微程序控制器硬布线与微程序控制器的特点：硬布线：速度快，不规整，修改及扩充困难微程序：速度慢，规整，容易修改及扩充

6第六讲_中央处理器(1-4)_指令周期

指令周期
用方框图语言表示指令周期在进行计算机设计时，可以采用方框图语言来表示一条指令的指令周期。一个方框代表一个CPU周期，方框中的内容表示数据通路的操作或某种控制。一个菱形符号代表某种判别或测试，不过时间上它依附于它前面一个方框的CPU周期，而不单独占用一个CPU周期。符号“~”代表一个公操作。
21
c
指令寄存器 IR
000 000024 021 地址寄存器AR
JMP 21
c
缓冲寄存器DR 数据总线DBUS
地址总线ABUS
注意执行“JMP 21”指令时，我们此处所给的四条指令组成的程序进入了死循环，除非人为停机，否则这个程序将无休止地运行下去，因而内存单元40中的和数将一直不断地发生变化。当然，我们此处所举的转移地址21是随意的，仅仅用来说明转移指令能够改变程序的执行顺序而已。
—分析指令
—按指令规定内容执行指令
不同指令的操作步骤数和具体操作内容差异很大
—检查有无中断请求
若无，则转入下一条指令的执行过程
形成下一条指令地址
指令周期的基本概念
1. 指令周期：CPU每取出并执行一条指令，都要完成一系列的操作，这一系列操作所需用的时间通常叫做一个指令周期。 2. 机器周期：机器周期也称为CPU周期。通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。指令周期常常用若干个CPU周期数来表示，
第五章中央处理器

CPU的功能和组成指令周期
CPU的功能和组成
什么是CPU？
所谓中央处理器是控制计算机来自动完成取出指令和执行指令任务的部件。它是计算机的核心部件，通常简称为CPU。
CPU的基本组成

计算机组成原理章节题库-中央处理器(圣才出品)

第5章中央处理器一、单项选择题1．条件转移指令执行时所依据的条件来自（）。

A．指令寄存器B．标志寄存器C．程序计数器D．地址寄存器【答案】B【解析】A项，指令寄存器用于存放当前正在执行的指令；B项，程序状态字寄存器用于保存系统的运行状态。

条件转移指令执行时，需对标志寄存器的内容进行测试，判断是否满足转移条件；C项，程序计数器用于存放下一条指令的地址；D项，地址寄存器用于暂存指令或数据的地址。

2．CPU中决定指令执行顺序的是（）。

A．指令寄存器IRB．程序计数器PCC．程序状态字寄存器PSWRD．主存地址寄存器MAR【答案】B【解析】CPU中用程序计数器PC来跟踪下一条将要执行的指令的地址，即通过程序计数器PC来决定指令执行顺序。

3．在CPU的寄存器中，（）对用户是透明的。

A．程序计数器B．状态寄存器C．指令寄存器D．通用寄存器【答案】Ｃ【解析】指令寄存器中存放当前执行的指令，不需要用户的任何干预，所以对用户是透明的。

其他三种寄存器的内容可由程序员指定。

4．在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（）。

A．程序计数器B．累加计数器C．中断计数器D．程序状态字【答案】D【解析】计算机系统中，程序状态字保存系统运行状态。

5．在CPU中用来存储指令后继地址的寄存器是（）。

A．主存地址寄存器B．程序计数器C．指令寄存器D．状态条件寄存器【答案】B【解析】为了保证程序能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。

而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为程序计数器。

当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是下一条要执行的指令的地址。

有些机器中也称PC为指令指针IP。

6．关于微指令操作控制字段的编码方法，下面叙述正确的是（）。

A．直接控制法、最短编码法和字段编码法都不影响微指令的长度B．一般情况下，直接控制法的微指令位数多C．一般情况下，最短编码法的微指令位数多D．一般情况下，字段编码法的微指令位数多【答案】B【解析】对于相同的微命令数，微指令位数按最短编码法、字段编码法和直接控制法的顺序依次增加。

《计算机应用基础》各章课后习题-有答案

《计算机应用基础》各章课后习题-有答案计算机应用基础各章课后习题-有答案第一章：计算机概述1. 什么是计算机？计算机是一种能够进行数据处理、存储和输出的高精度智能电子设备。

2. 计算机的分类有哪些？计算机可以分为超级计算机、大型机、小型机、微型机和个人计算机等五大类。

3. 什么是计算机硬件？计算机硬件是指计算机的各个实体部件，包括中央处理器、内存、硬盘、输入设备和输出设备等。

4. 什么是计算机软件？计算机软件是指计算机系统中不可见的程序和数据，包括系统软件和应用软件两大类。

5. 什么是计算机网络？计算机网络是指将多台计算机相互连接起来，实现数据和信息共享的系统。

6. 什么是互联网？互联网是全球最大的计算机网络，将世界上的各种大大小小的网络相互连接起来。

7. 计算机的发展历史可以分为几个阶段？计算机的发展历史可以分为五个阶段：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机和新一代计算机。

第二章：计算机硬件系统1. 什么是中央处理器(CPU)？中央处理器是计算机的核心部件，负责执行计算机的指令和处理数据。

2. 什么是计算机存储器？计算机存储器是计算机用于存储数据和指令的部件，包括内存和外存两种类型。

3. 什么是输入设备？常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，用于将外部数据输入到计算机中。

4. 什么是输出设备？常见的输出设备有显示器、打印机、投影仪等，用于将计算机处理后的数据显示或输出到外部。

5. 什么是外存储器？外存储器是指计算机外部的存储设备，如硬盘、光盘、U盘等，用于长期存储数据。

6. 什么是主板？主板是计算机的主要电路板，其他部件都直接或间接地连接到主板上。

7. 什么是总线？总线是计算机内部各部件之间传输数据和信号的路径，包括地址总线、数据总线和控制总线。

第三章：计算机软件系统1. 什么是操作系统？操作系统是计算机系统的核心软件，管理和控制计算机系统的各种资源。

2. 什么是应用软件？应用软件是指用户根据自己的需求安装和使用的软件，如办公软件、图像处理软件等。