中央处理器的基本功能
6.1中央处理器的结构与功能-计算机系统原理-刘均-清华大学出版社
6.1.2中央处理器的基本结构
在CPU内部，有寄存器组、运算器和控 制器等。
（1）寄存器组
◦ 每一个CPU内部都会设置一些寄存器，用于 保存运算数据或运算结果。在图6.1所示的 计算机中，n个寄存器名称为R0~Rn-1。这些 寄存器需要有数据输入输出的控制信号。 数据输入寄存器的控制信号定义为Rnin，数 据输出寄存器的控制信号定义为Rnout。
6.1中央处理器的结构与功能
计算机系统中，中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是计算机工作的指挥 和控制中心。中央处理器是由运算器和控制 器两大部分组成的。控制器的主要功能是从 内存取出指令，对指令进行译码，产生相应 的操作控制信号，控制计算机的各个部件协 调工作。运算器接受控制器的命令进行操作 ，完成所有的算术运算和逻辑运算。控制器 是整个系统的操控中心。在控制器的控制之 下，运算器、存储器和输入、输出设备等部 件构成一个有机的整体。
6.1.2中央处理器的基本结构
（2）运算器
运算器包括算术逻辑单元ALU和暂存器。ALU完成各 种算术运算和逻辑运算。暂存器用于暂存ALU运算的 数据和结果。在图6.1所示的计算机中，Y是ALU的输 入暂存器，存放一个需要ALU运算的数据。Z是ALU的 输出暂存器，存放ALU运算后的结果。暂存器Y有2个 控制信号，数据输入Y的控制信号定义为Yin，数据输 出Y的控制信号定义为Yout。暂存器Z有2个控制信号 ，数据输入Z的控制信号定义为Zin，数据输出Z的控 制信号定义为Zout。ALU有多种运算，控制信号比较 多，图6.1所示计算机中简化这些控制信号，其中+表 示ALU加法控制信号，-表示ALU减法控制信号，1->C0 表构
存储器地址寄存器MAR用来保存当前 CPU所访问的内存单元地址。由于CPU 和内存之间有速度差异，所以必须使用 地址寄存器来保存地址信息，直到内存 读写操作完成。存储器数据寄存器MDR 是CPU和主存及外部设备之间信息传送 的中转站。当通过数据总线向存储器或 外部设备存取数据时，数据暂时存放在 MDR中，因此也称为数据缓冲器。
第4章 中央处理器
2.控制器 控制器是整个计算机的控制、指挥部件，它控制 计算机各部分自动、协调地工作。控制器主要由程 序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和控制 逻辑PLA等部件组成。 控制器是根据人们预先编写好的程序，依次从存 储器中取出各条指令，存入指令寄存器中，通过指 令译码器进行译码（分析）确定应该进行什么操作， 然后通过控制逻辑在规定的时间，向确定的部件发 出相应的控制信号，使运算器和存储器等各部件自 动而协调地完成该指令所规定的操作。当这一条指 令完成以后，再顺序地从存储器中取出下一条指令， 并照此同样地分析与执行该指令。如此重复，直到 完成所有的指令为止。
Βιβλιοθήκη 控制器应主要由下列部件组成： ⑴ 程序计数器PC 程序计数器PC中存放着下一条指令在内存中的地 址。控制器利用它来指示程序中指令的执行顺序。当 计算机运行时，控制器根据PC中的指令地址，从存 储器中取出将要执行的指令送到指令寄存器IR中进行 分析和执行。 ⑵ 指令寄存器IR 指令寄存器IR用于暂存从存储器取出的当前指令码， 以保证在指令执行期间能够向指令译码器ID提供稳定 可靠的指令码。 ⑶ 指令译码器ID 指令译码器ID用来对指令寄存器IR中的指令进行译 码分析，以确定该指令应执行什么操作。
4.6.4 一些其他指标
1.工作电压 2.总线宽度 3.制作工艺
4.引脚个数
5.封装技术
⑴通用寄存器
通用寄存器又称数据寄存器，既可作为16
位数据寄存器使用，也可作为两个8位数据 寄存器使用。当用作16位时，称为AX、BX、 CX、DX。当用作8位时，AH、BH、CH、 DH存放高字节，AL、BL、CL、DL存放低 字节，并且可独立寻址，这样，4个16位寄 存器就可当作8个8位寄存器来使用。
冯诺依曼计算机的各组成部件的基本功能
冯诺依曼计算机的各组成部件的基本功能
1. 存储器（Memory）：用于存储数据和指令。
存储器被分为主存储器和辅助存储器（如硬盘），主存储器用于临时存储数据和指令，而辅助存储器用于长期存储。
2. 中央处理器（CPU）：它是计算机的控制中心，用于执行各种指令和处理数据。
CPU由算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU）组成。
ALU负责执行算术和逻辑运算，而CU负责控制指令的执行和数据的流动。
3. 输入设备（Input devices）：用于将外部数据输入到计算机中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
4. 输出设备（Output devices）：用于将计算机处理后的数据输出给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、喇叭等。
这些组件协同工作，使得冯诺依曼计算机能够接受输入数据，进行运算和处理，并将结果输出给用户。
微机原理cpu的基本功能
微机原理cpu的基本功能
微机原理中，CPU（中央处理器）是计算机系统中的核心部件之一，其基本功能包括以下几点：
1. 指令执行：CPU执行计算机程序中的指令，根据指令的操作码和操作数进行运算、数据处理和控制。
2. 数据处理：CPU能够进行各种算术和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法等，以及与、或、非、异或等逻辑运算。
3. 存储器访问：CPU能够与主存储器进行读写操作，根据指令中的地址信息读取或存储数据。
4. 控制单元：CPU中的控制单元负责解析指令，控制指令的执行顺序和流程，同时还包括时序控制、中断处理、时钟管理等功能。
5. 中断处理：CPU能够响应外部设备的中断请求，暂停当前执行的程序，转去执行中断服务程序，处理完中断后再返回原程序继续执行。
6. 流水线技术：许多现代CPU采用流水线技术，将指令的执行过程分为一系列阶段，使得多条指令可以同时在不同的阶段执行，提高了执行效率。
7. 缓存管理：CPU中的缓存用于存储近期频繁使用的数据和指令，以加快访问速度，提高数据读写效率。
总之，CPU是计算机的核心，负责执行计算机程序的指令，进行数据处理和控制，是计算机系统中不可或缺的重要组成部分。
计算机组成原理第6章
第6章中央处理器
图 6－6 指令周期与 CPU 周期的包含关系
第6章中央处理器
6. 1. 4 指令执行流程 指令的执行是从取指周期开始的。取指周期主要完成从
内存取出要执行的指令,并使指针指向下一条指令,即 PC=PC+ “ 1 ”,这里的“ 1 ”表示当前这条指令的实际字长。 取指完成后,对指令进行译码,再转入具体的指令执行过程。 指令在执行过程中如果采用间接寻址方式,还需要增加间址 周期,如图 6－5 所示。
第6章中央处理器
3. 时序控制 每一条指令在执行的过程中,必须在规定的时间给出各 部件所需操作控制的信号,才能保证指令功能的正确执行。 因此,时序控制就是定时地给出各种操作信号,使计算机系统 有条不紊地执行程序。 4. 数据加工 数据加工是指对数据进行算术运算、逻辑运算或其他处 理。
第6章中央处理器
第6章中央处理器
图 6－7 所示是一个采用总线结构将运算器、寄存器连 接起来的控制器内部数据通路。其各部件与内部总线 IBUS 和系统总线 ABUS 、 DBUS 的连接方式如图中所示,图中的 “ o ”为控制门,在相应控制信号(信号名称标在“o ”上)的控 制下打开,建立各部件之间的连接。GR 是通用寄存器组, X 和 Z 是两个暂存寄存器。
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
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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
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图5.3 多级时序
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图5.4
异步应答流程
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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
简述微机的基本结构及主要部件的功能
简述微机的基本结构及主要部件的功能微机是一种小型计算机，也被称为个人计算机（PC）。
它由众多主要部件组成，每个部件都扮演着至关重要的角色，以确保计算机的正常运行。
本文将逐步介绍微机的基本结构及主要部件的功能，并深入探讨每个部件的作用。
一、微机的基本结构微机的基本结构包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和存储设备。
（一）中央处理器（CPU）中央处理器是微机的核心部件，负责执行计算机的所有计算和控制任务。
它由控制单元（CU）和算术逻辑单元（ALU）组成。
控制单元负责指令的解码和执行，而算术逻辑单元负责处理数字和逻辑运算。
CPU是微机中最关键的组件，其性能直接影响到计算机的运行速度和处理能力。
（二）内存内存是计算机中用于存储数据和程序的地方。
它分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、闪存等）。
主存储器是CPU能够直接访问的存储器，存储器种类包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
RAM是临时存储器，用于暂时存储正在运行的程序和数据。
而辅助存储器则用于保存永久信息，如操作系统、应用程序和文件等。
（三）输入设备输入设备用于将外部信息输入到计算机中，使计算机能够接受用户的指令和数据。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等。
键盘用于输入文本和命令，鼠标用于控制光标和进行选择，扫描仪和摄像头用于将纸质文件、照片或视频转换为电子文件。
（四）输出设备输出设备用于将计算机处理的信息呈现给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机和音频设备等。
显示器用于显示图像和文本，打印机用于把计算机中的数据打印到纸上，音频设备用于播放声音。
（五）存储设备存储设备用于长期保留和保存计算机程序、数据和文件。
常见的存储设备包括硬盘驱动器、光盘驱动器和闪存驱动器等。
硬盘驱动器是计算机的主要存储设备，用于保存操作系统、应用程序和数据文件。
光盘驱动器通过读取CD或DVD上的光学数据来存取信息。
闪存驱动器使用闪存技术，是一种可擦写且非易失性的存储设备，适用于移动设备和数据传输。
冯·诺曼结构计算机硬件的五大组成部分及功能
冯·诺曼结构计算机硬件的五大组成部分及功能冯·诺曼结构是计算机硬件的基本结构之一，它包括了五个重要的组成部分，它们分别是中央处理器(CPU)、存储器(Memory)、输入设备(Input Devices)、输出设备(Output Devices)和控制器(control unit)。
本文将着重介绍这五个组成部分的功能和作用。
一、中央处理器(CPU)中央处理器(CPU)是计算机硬件的核心部件之一，也被称为计算机的“大脑”。
它是负责处理计算机中所有指令的中央控制单元。
CPU由控制器和算术逻辑单元(ALU)组成。
控制器负责读取存储器中的指令并执行它们，ALU则负责执行算术和逻辑运算。
CPU是计算机硬件中最复杂的部分之一，它的性能决定了计算机的运行速度。
二、存储器(Memory)存储器(Memory)是计算机硬件中另一个十分重要的组成部分。
计算机必须将其要处理的数据和指令存储在存储器中，这样CPU才能访问它们。
存储器主要分为两种，分别是随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
RAM是可以读写的存储器，是计算机中临时存储数据的地方。
ROM是只读存储器，其中存储的程序通常是不能修改的。
存储器的大小和速度对于计算机的性能有着重要的影响。
三、输入设备(Input Devices)输入设备(Input Devices)是用来输入数据和指令到计算机中的设备。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、手写板、扫描仪等。
键盘可以用于输入文本，而鼠标可以用于控制计算机的光标。
扫描仪则可以将纸质文档转换为数字信息。
输入设备的种类繁多，同时也对使用者的体验有着很大的影响。
四、输出设备(Output Devices)输出设备(Output Devices)是用来显示计算机结果的设备。
它们将计算机产生的信息转化为人们可以看懂的形式，例如图像、文字等等。
常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。
计算机的输出设备同样也对使用者的体验有很大的影响，在不同的使用环境下可以选择不同的设备。
cpu什么原理
cpu什么原理
CPU，即中央处理器，是计算机中的核心部件，负责执行指令、控制数据流动和进行算术逻辑运算等任务。
它是计算机内部的“大脑”，与其他硬件设备协同工作，保证计算机的正常运行。
CPU的工作原理可以分为指令和数据的处理以及控制单元的
工作。
首先，CPU从内存中获取指令，并按照指令的要求操
作数据。
指令包括数据传输、运算和控制等操作。
通过运算单元完成算术和逻辑操作，将运算结果储存或传递给其他部件。
控制单元则负责指挥和协调整个CPU的工作，包括指令的解码、时序控制和控制信号的发出。
除了核心工作原理外，CPU还有一些关键技术，如流水线技
术和分支预测技术。
流水线技术将指令处理过程分解为多个阶段，各阶段同时进行，以提高CPU的处理效率。
分支预测技
术则用于解决分支指令（如if-else判断）对流水线造成的延迟问题，通过预测分支结果来提前进行后续操作。
此外，现代CPU还采用了超线程和多核技术。
超线程技术通
过模拟并行执行多个线程，增加了CPU的处理能力。
而多核
技术实现了将多个CPU集成到一个芯片上，每个核心能够独
立执行指令，提高了系统的整体性能。
总的来说，CPU通过指令和数据的处理以及控制单元的工作，负责执行计算机的指令和算术逻辑运算等任务。
通过流水线、分支预测、超线程和多核技术等不断提升其性能，以适应日益增长的计算需求。
简述计算机硬件的基本组成及其功能
简述计算机硬件的基本组成及其功能计算机硬件是指组成计算机系统的物理部分，它们负责处理和存储数据以及执行各种计算任务。
计算机硬件的基本组成包括中央处理器（CPU）、内存、存储器、输入设备和输出设备等。
下面将详细介绍这些硬件组件及其功能。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令、控制计算机的运行以及处理数据。
CPU包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等组件。
ALU负责执行算术和逻辑运算，CU负责控制指令的执行顺序和同步各个部件的工作，寄存器用于存储数据和指令。
2. 内存内存是计算机中用于临时存储数据和指令的地方，也被称为随机存取存储器（RAM）。
它具有读写的功能，可以快速地存储和读取数据。
内存的大小决定了计算机可以同时处理的数据量，较大的内存能够提高计算机的运行速度和效率。
3. 存储器存储器用于长期存储数据和程序，包括硬盘、固态硬盘和光盘等。
硬盘是计算机中最常见的存储设备，它可以存储大量的数据，并且具有较高的读写速度。
固态硬盘（SSD）相比硬盘具有更快的读写速度和更低的能耗，但价格较高。
光盘主要用于存储和传输大容量的数据，如软件安装光盘和音视频光盘等。
4. 输入设备输入设备用于将外部的数据和指令输入到计算机中，常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等。
键盘用于输入文字和命令，鼠标用于控制光标的移动和点击操作，扫描仪和摄像头用于将纸质文件或实物转化为数字形式。
5. 输出设备输出设备用于将计算机处理后的数据和结果输出给用户，常见的输出设备包括显示器、打印机和音频设备等。
显示器用于显示文字、图像和视频等信息，打印机用于将电子文件打印成纸质文件，音频设备用于播放音乐和语音等。
总结起来，计算机硬件的基本组成包括中央处理器、内存、存储器、输入设备和输出设备等。
其中，中央处理器负责执行指令和处理数据，内存用于临时存储数据和指令，存储器用于长期存储数据和程序，输入设备用于将外部数据和指令输入到计算机，输出设备用于将计算机处理后的数据和结果输出给用户。
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。
CPU的结构和功能
指令周期
资料仅供参考
程序的执行过程：
冯. 诺依曼 结构的计算机执行程序的顺序： 1. 正确从程序首地址开始. 2. 正确分步执行每一条指令，并形成下条待 执行指令的地址. 3.正确并自动地连续执行指令，直到程序的最 后一条指令.
指令周期
资料仅供参考
•指令的执行过程
—读取指令
指令地址送入主存地址寄存器
30 000 006
40 000 006
STA
00S0TA006
c
缓冲寄存器DR
数据总线DBUS
40
c
指令寄存器IR
指令周期
资料仅供参考
NOP指令和JMP指令的指令周期
NOP指令是一条空指令，包含两个CPU周期，第一个周 期取指令，第二个周期执行指令，因是空指令，所以操作 控制器不发出任何控制信号。
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：指令周期常常用若干个CPU周期数来表示， CPU周期也称为机器周期。
3. 时钟周期：由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一 次内存所花的时间较长，因此通常用内存中读取一个指 令字的最短时间来规定CPU周期。而一个CPU周期时间又 包含有若干个时钟周期（通常称为节拍脉冲或T周期，它 是处理操作的最基本单位）。这些时钟周期的总和则规 定了一个CPU周期的时间宽度。
资料仅供参考
状态条件寄存器
程序记数器PC 000 02451 000000002241
地址寄存器AR
地址总线ABUS
算术逻辑单元
ALU
累加器AC 000 006
+1
《中央处理器》课件
量子计算处理器
总结词
量子计算处理器是一种基于量子力学原理的 处理器，具有超强的计算能力和处理复杂问 题的潜力。
详细描述
量子计算处理器利用量子比特作为信息的基 本单位，通过量子叠加和量子纠缠等量子力 学现象，实现高度并行计算和指数级加速。 它有望解决一些经典计算机无法处理的复杂 问题，如化学反应模拟、优化问题等。目前 量子计算技术仍处于发展初期，但未来有望
人工智能集成
人工智能和机器学习技术在中 央处理器中的应用将更加广泛 ，集成AI功能的处理器将逐渐
普及。
未来中央处理器的技术挑战与机遇
制程技术瓶颈
随着制程技术逐渐接近物理极限，如 何进一步提升中央处理器的性能面临 挑战。
数据安全与隐私保护
随着中央处理器广泛应用于各种设备 ，数据安全和隐私保护成为亟待解决 的问题。
内存管理
负责内存空间的分配、回收和保护等 操作，保证程序的正常运行。
03 中央处理器的技术指标
主频与外频
主频
中央处理器的主频，也称为时钟频率，是指CPU内核工作的 时钟频率。主频越高，CPU处理速度越快。
外频
外频是指CPU与外部元件进行数据交换的速度，通常以MHz （兆赫兹）为单位。外频越高，CPU与外部设备的数据交换 速度越快。
中央处理器的性能优化
01
02
03
指令集优化
针对特定应用领域，设计 更高效的指令集，提高指 令执行速度。
流水线技术
通过流水线技术，将指令 执行过程划分为多个阶段 ，并行处理多个指令，提 高处理器的工作效率。
缓存技术
利用缓存存储常用数据和 指令，减少对内存的访问 延迟，提高数据和指令的 存取速度。
多核处理器的编程模型与优化
中央处理器
数据寄存器 DR
+ － ALU=A ALU=B
A
B
ALU
⊕ ⊙
∧ ∨
PC→AB
AR→AB DR→DB DB→DR PC→AB
ALU→GR
内部控制信号
ADS M/IO W/R
ALU→DR
ALU→AR
地址寄存器 AR
AR→AB
数据总线 DB
地址总线 AB
控制总线 CB
6.3 指令的执行 6.3 指令的执行
CLK2
指令译码器
DR→ALU(A) DB→IR ALU→PC DR→ALU(B)
脉冲源
NZVC
时序控制信号形成部件
数据寄存器 DR
+ － ALU=A ALU=B
A
B
ALU
⊕ ⊙
∧ ∨
PC→AB
AR→AB DR→DB DB→DR PC→AB
ALU→GR
内部控制信号
ADS M/IO W/R
ALU→DR
（1）ADD rs，rs1指令的微操作流程图 （1）ADD rs，rs1指令的微操作流程图
PC→ A B A D S(T 1) ， M / IO =1 ， W/ R =0
D B → IR ， P C ＋ 1
rs1 → G R (rs1) → A LU (A )
rs → G R
(rs) → A LU (B)
时钟周期 T
机器周期 M1
机器周期 M2 指令周期
机器周期 M3
机器周期 M4
2.指令的执行 2.指令的执行
(1)指令的执行过程 ① 取指令 根据指令计数器PC提供的地址从主存储器中读取现行指令，送到主存数 据缓冲器MDR中。然后再送往CPU内的指令寄存器IR中。同时改变指 令计数器的内容，使之指向下一条指令地址或紧跟现行指令的立即数或 地址码。 ② 取操作数 如果是无操作数指令则可直接进入下一个过程。如果需要操作数则根据寻 址方式计算地址，然后到存储器中去取操作数。如果是双操作数指令则 需两个取数周期； ③ 执行操作 根据操作码完成相应的操作并根据目的操作数的寻址方式存结果。
计算机组成原理-第6章 中央处理器
9、制造工艺 线宽是指芯片内电路与电路之间的距离，可 以用线宽来描述制造工艺。线宽越小，意味着芯 片上包括的晶体管数目越多。Pentium Ⅱ的线宽 是0.35μm，晶体管数达到7.5M个；Pentium Ⅲ的 线宽是0.25μm，晶体管数达到9.5M个；Pentium 4的线宽是0.18μm，晶体管数达到42M个。近年 来线宽已由0.15μm、0.13μm、90nm一直发展到 目前最新的65nm，而45nm和32nm的制造工艺 将是下一代CPU的发展目标。
4、前端总线频率 前端总线（Front Side Bus），通常用FSB表 示，它是CPU和外界交换数据的最主要通道，主 要指连接CPU和北桥芯片，因此前端总线的数据 传输能力对计算机整体性能作用很大。 在Pentium 4出现之前，前端总线频率与外 频是相同的，因此往往直接称前端总线频率为外 频。随着计算机技术的发展，需要前端总线频率 高于外频，因此采用了QDR（Quad Date Rate） 技术或者其他类似的技术，使得前端总线频率成 为外频的2倍、4倍甚至更高。
从程序运行的角度来看，控制器的基本功能 是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的 控制。
对指令流的控制： 指令流出的控制 指令分析与执行的控制 指令流向的控制
对数据流的控制主要应包括对数据的流入 与流出的控制；对数据变换、加工等操作的控 制。
对于冯·诺依曼结构的计算机而言，数据流 是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据 流是由指令流来驱动的。
… 状态寄存器 节拍发生器 译码器 地址形成中断控制逻辑
指令结束 中断请求
时钟
操作码
地址码
1、指令部件 指令部件的主要任务是完成取指令并分析指 令。指令部件包括： ⑴ 程序计数器（PC） ⑵ 指令寄存器（IR） ⑶ 指令译码器（ID）：指令译码器又称操作码译 码器或指令功能分析解释器。暂存在指令寄存器 中的指令只有在其操作码部分经过译码之后才能 识别出这是一条什么样的指令，并产生相应的控 制信号提供给微操作信号发生器。
7-1 中央处理器的功能和组成
CPU的主要技术指标
过去，前端总线频率与外频是相同的，因此往 往直接称前端总线频率为外频。随着计算机技术的 发展，需要前端总线频率高于外频，使得前端总线 频率成为外频的2倍、4倍che又称CPU Cache，它的容量和工作 速率对提高计算机的速度起着关键的作用。CPU Cache可以分为L1 Cache、L2 Cache，部分高端 CPU还具有L3 Cache。
CPU的主要技术指标
地址总线宽度决定了CPU可以访问的最大的物 理地址空间，简单地说就是CPU到底能够使用多大 容量的主存。例如，Pentium有32位地址线，可寻 址的最大容量为232＝4096MB（4GB），Itantium有 44位地址线，可寻址的最大容量为244＝16TB。
CPU的主要技术指标
CPU的主要技术指标
外部工作频率是由主板为CPU提供的基准时钟 频率。
早期，CPU的内频就等于外频。目前，CPU的 内频越来越高，相比之下其他设备的速度还很缓慢 ，所以现在外频跟内频不再只是一比一的同步关系 ，从而出现了所谓的内部倍频技术，导致了“倍频 ”的出现。内频、外频和倍频三者之间的关系是：
CPU的组成
运算器的主要功能有： (1) 执行所有的算术运算； (2) 执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试。
CPU的主要技术指标
CPU的字长是指在单位时间内同时处理的二进 制数据的位数。CPU按照其处理信息的字长可以分 为：8位CPU、16位CPU、32位CPU以及64位CPU 等。
CPU的主要技术指标
CPU中的主要寄存器
存储器数据寄存器用来暂时存放由主存储器读 出的一条指令或一个数据字；反之，当向主存写入 一条指令或一个数据字时，也暂时将它们存放在存 储器数据寄存器中。
电力负荷控制员-高级技师-简答题
1.(简答题,基础知识,较易)什么是电磁波？电磁波传播有哪些途径？答案：答：所谓电磁波就是以某种有限速度在空间传播的电磁场。
电磁波传播途径有天波、地面波、空间波三种。
2.(简答题,专业知识,较难)中央处理器CPU的基本功能是什么？答案：答：（1）指令执行顺序的控制，即控制指令按事先规定的顺序自动地执行。
（2）指令操作的控制，即将指令解释成一组控制信号，控制执行部件按指令规定的操作运行。
（3）操作时间的控制，即对每个控制信号进行定时，以便按规定的时间顺序启动各种动作。
（4）数据的加载处理，即在上述三种控制的基础上，对数据进行各种算术或逻辑的运算处理，或将数据在各部件之间进行传送。
3.(简答题,专业知识,较难)什么是计算机的字长？它取决于什么？字长统一了哪些部件的长度？答案：答：计算机的字长，一般指参加运算的寄存器所能表示的二进制数的位数。
计算机的功能设计决定了机器的字长。
字长统一了寄存器、累加器、存储单元的长度。
4.(简答题,专业知识,较难)对作为数据库服务器的硬件资源，内存和外存容量一般有何要求，为什么？答案：答：由于数据库系统承担数据的管理任务，它要在操作系统支持下工作，本身包含着DBMS（数据库管理系统）例行程序、应用程序、系统缓冲区、数据表等，因此内存要求大；同时，客户数据一般要保存在外存中，且还要存储系统软件，所以对外存的容量要求也很高。
5.(简答题,相关知识,中等)简述无线电数据传输中的纠错技术和海明码纠错的基本方法。
答案：答：（1）在数据通信中，为保证数据传输的可靠性，都要采用检错和纠错技术。
在无线电力负荷控制系统中大多采用奇偶校验法，一般的做法是在发送端加入校验码，在接收端检验其是否正确。
如果不正确，接收端无应答，发送端会予以重发；如果连续多次接收不成功，则丢弃该数据。
（2）海明码纠错的基本方法：在一组信息码后面紧跟一组校验码元。
发送端是根据编码规则产生校验码组，接收端则根据译码规则寻找出差错的具体位置，然后自动纠正。