「计算机组成原理」:一文快速了解计算机原理知识点-附思维导图( 六 )

  • 周期概念指令周期:完成一条指令所需的时间 , 包括取指令、分析指令、执行指令机器周期:也称为CPU周期 , 是CPU从内存中读取一个指令的时间 , 通常等于取指周期时钟周期:称为节拍脉冲或T周期 , 是基准脉冲信号
  • 三条假设程序是存放在主存中的 , 当执行完一条指令后才从主存中取下一条指令(非流水线)指令的长度是固定的 , 并限制了寻址方式的多样化在程序运行前 , 程序和数据都已存在主存中
  • (3)指令执行过程(运算器和控制器配合)
    • 组成控制器的基本电路具有记忆功能的触发器以及由它组成的寄存器 , 计数器和存储单元没有记忆功能的门电路及由它组成的加法器 , 算术逻辑运算单元(ALU)和各种逻辑电路
    • 举例加法:取指令——>计算操作数地址——>取操作数——>执行结果并运算送结果
    • 条件转移指令:取指令——>计算地址
    • 控制器的功能就是按每一条指令的要求产生所需的控制信号
    • 产生控制信号的方法微程序控制硬布线控制
    3、微程序控制计算机的基本工作原理
    (1)基本概念
    • 微指令在微程序控制的计算机中 , 将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作
    • 微命令将指令分为若干条微指令 , 按次序执行这些微指令 。 组成微指令的操作即微命令
    • 微程序计算机的程序由指令序列构成 , 而计算机每条指令的功能均由微指令序列解释完成 , 这些微指令序列的集合就叫做微程序
    • 控制存储器微程序一般是存放在专门的存储器中的 , 由于该存储器主要存放控制命令(信号)与下一条执行的微指令地址(简称下址)存储单元内容(1)微指令的控制信号——控制位(2)下条微指令的地址——下址字段存储芯片:ROM执行一条指令实际上就是执行一段存放在控制存储器中的微程序
    (2)实现微程序控制的基本原理
    • 控制信号(23条)
    • 书上加法的过程
    • 微指令格式:控制字段+下载字段
    • 23个控制位 , 12个下址位——>容量为4K
    • 取址微指令的操作对所有指令都是相同的 , 所以是一条公用的微指令 , 其下址由操作码译码产生
    (3)微程序控制器
    • 时序信号及工作脉冲的形成
    • 停机和停电的区别停机电压:稳定存放内容:保持重启PC内容:断点指令地址停电电压:消失存放内容:RAM的内容消失重启PC内容:第一条指令地址
    4、微程序设计技术
    (1)如何缩短微指令字长
    • ①直接控制法(容量太小)编译方法:每一位代表一个控制信号 , 直接送往相应的控制点优点:控制简单缺点:微指令字长过大
    • ②字段直接编译法选出互斥的微指令每个字段都要留出一个代码 , 表示本段不发出任何指令(000)优点:节省微指令的字长缺点:增加了额外的硬件开销
    • ③字段间接编译法指令之间相互联系的情况举例:A为0-7 , B为0-3 , 如果是直接编译——3+2=5 , 如果是间接编译——3+1=4编码方法:在字段直接编译法中 , 译码输出端要兼由另一字段中的某些微命令配合解释优点:减少了微指令长度缺点:可能削弱微指令的并行控制能力 , 同时增加硬件开销
    • ④常熟源字段E(了解)
    (2)如何减少微指令长度