计算机组成原理推选PPT文档.ppt

计算机组成原理6.1中央处理器的基本组成一、功能：二、组成1、控制器2、运算器3、CPU的寄存器3、CPU的寄存器4、操作控制器 4、操作控制器 6.2指令周期6.2指令周期五条典型指令组成的一个程序3．水平型微指令与垂直型微指令的比较
除了方框图外，还需要一个菱形符号，它通常用来表示某种判别或测试，不过时间上它依附于紧接它的前面一个方框的CPU周期，而不单独占用一个CPU周期。
即，指令周期是取出并执行一条指令的时间。
一般的流水线CPU只有一条指令流水线。
因此流水处理大幅度地改善了计算机的系统性能，是在计算机上实现时间并行性的一种非常经济的方法。
超标量（superscalar）这一术语最早于1987年提出。
在微指令中，一般设有一个常数源字段E，就如同机器指令中的立即操作数一样，用来提供微指令所使用的常数（由设计者填写），如提供计数器初值、通用寄存器地址、转移地址等。
例如，执行一条水平型微指令就能控制信息从若干源部件同时传送到若干目的部件。
对CPU基本运行指令而言，也不会造成数据相关冲突。
这些时钟周期的总和则规定了一个CPU周期的时间宽度。6.2.2直接访内指令的指令周期6.2.3间接访内指令的指令周期6.2.4空操作指令的指令周期6.2.5程序转移指令的指令周期5.2.6用方框图表示指令周期除了方框图外，还需要一个菱形符号，它通常用来表示某种判别或测试，不过时间上它依附于紧接它的前面一个方框的CPU周期，而不单独占用一个CPU周期。
操作控制器产生的控制信号必须定时，还必须有时序产生器。
因此，n位长的字段最多只能表示2n个互斥的微命令，一般用00…0来表示不操作。
6微指令的执行方式
由方框图可以看出，所有指令的取指令阶段都是相同的，而且是一个CPU周期。
3、80386CPU
时间并行+空间并行指时间重叠和资源重复的综合应用，即采用时间并行性又采用空间并行性。
（2）对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。
计算机的流水处理过程同工厂中的流水装配线类似。
4、流水CPU的时空图
但实际的机器中微命令都在几百个以上，采用此方法单是微命令字段就达到几百位。
直接控制编码法（不译码法）
微指令格式设计是以机器系统要求、指令级功能部件与数据通路设计为依据的。
微程序控制的基本思想，就是仿照通常的解题程序的方法，把操作控制信号编成所谓的“微指令”，存放到一个只读存储器里。
这样，CPU的基本部分变成了运算器、cache和控制器三大部分。
其他一些零地址格式的指令，执行阶段一般也仅需要一个CPU周期。6.3时序控制方式6.3.2时序信号产生器6.3.3多级时序系统6.3.3多级时序系统6.3.3控制器的控制方式1.同步控制方式6.4微程序控制器Wilkes微程序控制器2、微指令和微地址6.4.2微程序控制器6.4.3微指令的编码方式1.直接控制编码法（不译码法）2).分段间接编码法2).分段间接编码法3).常数源字段E的设置6.4.4微程序的顺序控制2．后继微地址的形成6.4.5微指令格式1．水平型微指令1．水平型微指令2．垂直型微指令3．水平型微指令与垂直型微指令的比较6.4.6微指令的执行方式1．串行执行2．并行方式6.4.7微程序举例6.4.7微程序举例6.5流水线技术6.5.1流水线技术的基本原理2、并行处理技术（1）时间并行（2）空间并行（3）时间并行+空间并行3、流水CPU的时空图4、流水CPU的时空图非流水线时空图超标量流水线时空图5、流水线分类6.5.2流水线中的主要问题1、资源相关资源相关的解决2、数据相关2、数据相关3．控制相关6.5.3超流水线技术与超标量技术2．超标量技术超标量CPU的指令执行过程6.6典型的CPU1．8086/8088CPU2、80286CPU3、80386CPU4、80486CPU5．Pentium