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(第6章)
计算机组成与结构
任课教师:郝尚富
河北北方学院信息科学与工程学院
Email: zjkcxh5656@
Tel: **********
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第6章中央处理部件(CPU)
计算机的硬件系统
控制器的组成
微程序控制计算机的基本工作原理
微程序设计技术
硬布线控制的计算机
控制器的控制方式
流水线工作原理
CPU举例
计算机的加电及控制过程
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本节重难点
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,与机器指令级的比较.
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第6章中央处理部件(CPU)
计算机组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件。

微处理器将运算器与控制器集成在一个芯片上,通常称之为中央处理部件(CPU)。

控制器的作用是协调并控制计算机的各个部件执行程序的指令序列。
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固定程序:先对计算机各部件进行测试,从外部设备输入操作系统或其他程序,然后进入操作系统环境,等候操作员从键盘送入命令,或用鼠标器对显示屏上的图标进行选择。
计算机的工作过程:
加电→产生reset信号→执行程序→停机→停电。
机器加电时:(1)可以利用reset信号将某值(例如全“0”)置于程序计数器PC中,此即为开机后执行的第一条指令的地址,也就是固定程序入口地址;
(2)也可以直接在指令寄存器中置入一条无条件转移指令(转移到固定程序入口),然后开始执行程序。
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程序执行过程:计算机从程序入口地址开始执行该程序的指令序列,是不断地取指令、分析指令和执行指令这样一个周而复始的过程。
实现原理:当前正在执行的指令地址是放在控制器的程序计数器(PC)中的。
本章主要论述CPU的组成原理,通过本章的学****希望同学掌握在计算机运行过程中各个硬件部件的作用;了解CPU中各个部件的操作过程及其实现方法的原理。本章将重点讲述程序是如何执行的;计算机怎样实现各条指令的功能;又如何保证逐条指令的连续执行过程。
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计算机的硬件系统
80386微机系统
80386微处理器等器件组成的微机系统,Intel 80386是32位微处理器。
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Intel 80386 微机系统框图
是系统中主要的处理、控制部件
机器加电时产生reset信号,计算机各个部件处于初始状态。执行的第1条指令的地址为0FFFFFFF0H,为一条转移指令,转到引导程序入口。
Clk是clk2的二分频时钟信号
80386通过总线与存储器和I/O设备交换信息。对总线的使用需要总线控制逻辑来管理。
快速设备通过DMA方式与主存交换信息。
慢速设备通过中断方式与主存交换信息。
当CPU与主存交换信息时,由于速度不匹配,CPU需要等待,ready信号是由存储器发出的,表明CPU需要的读写命令已完成。
80287/387协处理器与80386并行工作,扩充了80386的指令系统,主要完成浮点运算和高精度整数运算,80386自动将取得的协处理器指令传给80387。
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