数据路径
数据路径:在功能部件之间传输数据的路径。
也就是说,信息从哪里、经由哪个部件最后传递到哪里,通过控制部件生成的控制信号建立数据路径
数据路径的基本结构分为三类:
CPU内部单总线方式。
CPU内部多总线方式。
专用数据路径方式。
CPU内部单总线方式
内部总线是指在同一部件例如CPU内部连接各寄存器和运算部件间总线;
系统总线是将同一计算机系统的各部分(如CPU、内存、通道和各种I/O接口)相互连接的总线。
1 .寄存器之间的数据传输
例如,将PC的内容发送到MAR,实现传输操作的过程和控制信号如下。
(PC )Bus PCout有效,PC内容被发送到总线
BusMAR pcdyb有效,总线内容发送到MAR
也可以写作(PC )BusMAR
也有写着PCBusMAR的教材
明确数据流是很重要的
2 .主存储器和CPU之间的数据传输
例如,CPU从主存储器读取命令,实现传送操作的流程和控制信号如下。
(PC )BusMAR PCout和pcdyb有效,当前命令地址MAR
1R CU发出读取命令(通过控制总线发出,未图示) ) ) ) ) ) ) )。
mem(mar )MDR MDRin有效
MDRBusIR MDRout和IRin有效,当前命令IR
3 .执行算术运算或逻辑运算
例如,一个加法指令、微操作序列和控制信号如下。
ad(IR )BusMAR MDRout和pcdyb已启用(或AdIRout和pcdyb已启用) )。
1R CU发出读取命令
mem(mar ) -数据线-启用MDR MDRin
MDRBusY MDRout和Yin有效,操作数Y
(ACC ) ) y )Z ACCout和ALUin有效,CU向ALU发送正命令
ZACC Zout和ACCin有效,结果ACC
CPU内部单总线方式——例题
设置如图所示的单总线结构,分析命令add(r0 )、R1的命令流程和控制信号。
解答:
分析命令功能和命令循环
功能: ((R0 ) ) (R1 )(r0 ) ) ) ) )。
指周期、地址周期、执行周期
写下每个阶段的命令流程
指周期:公共操作时机
微操作
有效控制信号1
(PC )MAR
PCout,pcdyb
2
m(mar )MDR,(PC ) 1PC
MemR,MARout,MDRinE
3
(MDR )IR
MDRout,IRin
4
指令解码
_
5 )可以节约)
(PC ) 1PC
_
地址周期:读取操作完成,添加的数据在主存储器中,添加的数据已经存储在寄存器R1中。
时间序列
微操作
有效控制信号1
(R0 )MAR
R0out,pcdyb
2
m(mar )MDR
MemR,MARout,MDRinE
3
(MDR )Y
MDRout,Yin
执行周期:读取操作完成,添加的数据在主存储器中,添加的数据已经放置在寄存器R1中。
时间序列
微操作
有效控制信号1
(R1 ) y )Z
R1out,ALUin,CU向ALU发送ADD控制信号
2
(z )MDR
Zout,MDRin
3
(MDR )m ) mar ) )。
MemW,MDRoutE,MARout
各周期执行数据的流程图如下。