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运算器与控制器之间的关系急!

归档日期:08-15       文本归类:指令控制器      文章编辑:爱尚语录

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  运算器的处理对象是数据,所以数据长度和计算机数据表示方法,对运算器的性能影响极大。70年代微处理器常以1个、4个、8个、16个二进制位作为处理数据的基本单位。大多数通用计算机则以16、32、64位作为运算器处理数据的长度。

  能对一个数据的所有位同时进行处理的运算器称为并行运算器。如果一次只处理一位,则称为串行运算器。有的运算器一次可处理几位 (通常为6或8位),一个完整的数据分成若干段进行计算,称为串/并行运算器。

  运算器往往只处理一种长度的数据。有的也能处理几种不同长度的数据,如半字长运算、双倍字长运算、四倍字长运算等。

  CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的执行。指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。

  第一阶段,提取,从存储器或高速缓冲存储器中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器(Program Counter)指定存储器的位置。(程序计数器保存供识别程序位置的数值。换言之,程序计数器记录了CPU在程序里的踪迹。)

  CPU根据存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片段。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。

  一部分的指令数值为运算码(Opcode),其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息,诸如一个加法(Addition)运算的运算目标。

  计算机系统的硬件结构主要由四部分组成:控制器、运算器、内存和输入输出设备。

  中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,Arithmetic Logic Unit)、控制器和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。

  英文Processing instructions;这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的,必须严格按程序规定的顺序执行,才能保证计算机系统工作的正确性。

  英文Perform an action;一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能,产生相应的操作控制信号,发给相应的部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

  英文Control time;时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中,在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样,计算机才能有条不紊地工作。

  其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据, 并执行指令。在微型计算机中又称微处理器,计算机的所有操作都受CPU控制,CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。

  CPU有以下4个方面的基本功能:数据通信,资源共享,分布式处理,提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段:提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。

  展开全部计算机系统的硬件结构主要由四部分组成:控制器、运算器、内存和输入输出设备,其中,控制器和运算器统称为中央处理器。简称CPU.它是计算机硬件系统的指挥中心.它包括控制器和运算器两个部件,其中,控制器的功能是控制计算机各部分协调工作,运算器则是负责计算机的算术运算和逻辑运算.

  ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算(加减乘除)、逻辑运算(与或非异或)以及移位操作。在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。

  通常ALU由两个输入端和一个输出端。整数单元有时也称为IEU(Integer Execution Unit)。我们通常所说的“CPU是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。

  FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。有些FPU还具有向量运算的功能,另外一些则有专门的向量处理单元。

  在通用寄存器的设计上,RISC与CISC有着很大的不同。CISC的寄存器通常很少,主要是受了当时硬件成本所限。比如x86指令集只有8个通用寄存器。所以,CISC的CPU执行是大多数时间是在访问存储器中的数据,而不是寄存器中的。这就拖慢了整个系统的速度。而RISC系统往往具有非常多的通用寄存器,并采用了重叠寄存器窗口和寄存器堆等技术使寄存器资源得到充分的利用。

  对于x86指令集只支持8个通用寄存器的缺点,Intel和AMD的最新CPU都采用了一种叫做“寄存器重命名”的技术,这种技术使x86CPU的寄存器可以突破8个的限制,达到32个甚至更多。不过,相对于RISC来说,这种技术的寄存器操作要多出一个时钟周期,用来对寄存器进行重命名。

  专用寄存器通常是一些状态寄存器,不能通过程序改变,由CPU自己控制,表明某种状态。

  指令控制器是控制器中相当重要的部分,它要完成取指令、分析指令等操作,然后交给执行单元(ALU或FPU)来执行,同时还要形成下一条指令的地址。

  时序控制器的作用是为每条指令按时间顺序提供控制信号。时序控制器包括时钟发生器和倍频定义单元,其中时钟发生器由石英晶体振荡器发出非常稳定的脉冲信号,就是CPU的主频;而倍频定义单元则定义了CPU主频是存储器频率(总线、 总线控制器

  总线控制器主要用于控制CPU的内外部总线,包括地址总线、数据总线、中断控制器

  中断控制器用于控制各种各样的中断请求,并根据优先级的高低对中断请求进行排队,逐个交给CPU处理。

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