文章目录 五、中央处理器CPU5.1 CPU的功能和基本结构CPU基本结构习题： 5.2 指令执行过程指令周期习题： 5.3 CPU数据通路习题：P192 5.4 控制器的功能和工作原理硬布线控制器：微程序控制器：微指令的编码方式：直接编码方式微地址形成方式：微指令格式： 微程序控制器与硬布线控制器的对比习题： 5.5 指令流水线分类影响因素性能指标：基本技术超标量流水线技术超流水线（空间（资源）换时间）超长指令字 习题
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五、中央处理器CPU
5.1 CPU的功能和基本结构
运算器：对数据进行加工；控制器：负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列。
运算器：ALU、ACC、通用寄存器组（AX、BX、CX、DX、SP）、PSW（OP、SP、ZF、CF）、移位器、计数器（CT）；
控制器：PC、IR、指令译码器（无地址译码器）、MAR、MDR、时序系统、微操作信号发生器；
寄存器分类：用户可见（通用寄存器组、PSW）；用户透明（MAR、MDR/IR）；
12.程序计数器的位数=存储器地址的位数->取决于存储器的容量；
13.指令寄存器的位数取决于指令字长；
14.CPU中通用寄存器的位数取决于机器字长；
19.指令译码器仅对指令的操作码字段进行译码；
20.CPU中不包括地址译码器；
23.
24.CPU中有哪些专用寄存器
CPU中专用寄存器有程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、存储器数据寄存器（MDR）、存储器地址寄存器（MAR）和程序状态字寄存器(PSW）
指令周期的数据流：
见书P184;
7.跳转指令指令周期内，PC值被修改2次。
11.机器周期通常由存取周期来确定。
15.
A
16.
取指操作是控制器固有的功能，不需要在操作码控制下完成。
控制器可以区分存储单元中存放的是指令还是数据；
18.
答案：
由复杂的组合逻辑门和一些触发器构成，又称为组合逻辑控制器。
硬布线控制单元图：
CU的输入信号来源：
（1）经指令译码器译码产生的指令信息。
（2）时序系统产生的机器周期信号和节拍信号
（3）来自执行单元的反馈信号即标志。
注意：控制单元还接收来自系统总线（控制总线）的控制信号，如中断请求、DMA请求。
CPU的控制方式：
同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式
直接编码（直接控制）方式无需译码
互斥性微命令组合在同一字段；相容性微命令组合在不同字段中；
（1）直接由微指令的下地址字段指出，又称为断定方式；
（2）根据机器指令的操作码形成
一条水平型微指令定义并执行几种并行的基本操作；
一条垂直型微指令定义并执行一种基本操作；
考虑到需要形成后继指令地址，
3．
4．形成微程序入口地址的是机器指令的操作码字段；
9．
硬布线控制器相比于微指令控制器时序系统更为简单；
12．
水平型微指令微指令字长，微程序短；垂直型微指令则相反
18．
20．
状态条件寄存器属于运算器部件；
数据相关解决方法：
控制相关解决方法：
吞吐率、加速比、效率
每个时钟周期内可并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或多条指令编译并执行，为此需配置多个功能部件。
在一个时钟周期内再分段，在一个时钟周期内一个功能部件使用多次。
3.流水CPU利用的是时间并行性；大多数CISC也使用流水线技术；
4.
5.
6.按序流水线只会发生RAW相关，不会发生WAR、WAW相关；
15.