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;微指令的格式;微命令的编码方式;微地址的形式方式。

(五)指令流水线

1、指令流水线的基本概念

2、指令流水线的基本实现

3、超标量和动态流水线的基本概念

本章重点讨论的是控制器的功能，还将讨论指令的执行和微程序微指令的设计。运算器的主要部件为ALU，在之前运算的章节结合定点数浮点数运算讨论。中断系统在输入输出系统章节讨论，寄存器在存储系统章节讨论。

CPU的结构和功能

CPU的功能

运算器结构

控制器结构

CPU结构

指令执行过程

指令周期

取址周期

间址周期

执行周期

执行周期的任务是根据IR中的指令字的操作码和操作数通过ALU操作产生执行结果。

不同指令的执行周期操作不同，因此没有统一的数据流向。

中断周期

指令执行方案

数据通路的功能和基本结构

数据通路

单总线情况下数据传送

内部总线是指同一部件，如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线；

系统总线是指同一台计算机系统的各部件，如CPU、内存、通道和各类IO接口间互相连接的总线。

专用数据通路

控制器的功能和工作原理

控制器的设计

硬步线控制器

微程序控制器

指令流水线

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