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1、第八章第八章 CPU 的结构和功能的结构和功能8.1 CPU 的结构的结构8.3 指令流水指令流水8.2 指令周期指令周期8.4 中断系统中断系统8.1 CPU 的结构的结构一、一、CPU 的功能的功能取指令取指令分析指令分析指令执行指令，发出各种操作命令执行指令，发出各种操作命令控制程序输入及结果的输出控制程序输入及结果的输出总线管理总线管理处理异常情况和特殊请求处理异常情况和特殊请求1.控制器的功能控制器的功能2.运算器的功能运算器的功能实现算术运算和逻辑运算实现算术运算和逻辑运算指令控制指令控制操作控制操作控制时间控制时间控制数据加工数据加工处理中断处理中断二、二、CPU 结构框图结构框
2、图PC IR指令控制指令控制操作控制操作控制时间控制时间控制数据加工数据加工处理中断处理中断ALU 寄存器寄存器中断系统中断系统1.CPU 与系统总线与系统总线CU 时序电路时序电路寄存器寄存器ALU 中断中断 系统系统CUCPU控控制制总总线线数数据据总总线线地地址址总总线线8.12.CPU 的内部结构的内部结构 算术和算术和布尔逻辑布尔逻辑取反取反移位移位状态标志状态标志内内部部 数数据据总总线线CPU寄存器寄存器CU中断中断系统系统ALU控制信号控制信号8.11.用户可见寄存器用户可见寄存器(1)通用寄存器通用寄存器三、三、CPU 的寄存器的寄存器存放操作数存放操作数可作可作 某种寻址方
3、式所需的某种寻址方式所需的 专用寄存器专用寄存器(2)数据寄存器数据寄存器存放操作数存放操作数（满足各种数据类型）（满足各种数据类型）两个寄存器拼接存放双倍字长数据两个寄存器拼接存放双倍字长数据(3)地址寄存器地址寄存器存放地址存放地址，其位数应满足最大的地址范围，其位数应满足最大的地址范围用于特殊的寻址方式用于特殊的寻址方式 段基值段基值 栈指针栈指针(4)条件码寄存器条件码寄存器存放条件码存放条件码，可作程序分支的依据，可作程序分支的依据如如 正、负、零、溢出、进位等正、负、零、溢出、进位等8.12.控制和状态寄存器控制和状态寄存器(1)控制寄存器控制寄存器PC控制控制 CPU 操作操作(2)状态寄存器状态寄存器状态寄存器状态寄存器其中其中 MAR MDR IR 用户不可见用户不可见 存放条件码存放条件码PSW 寄存器寄存器存放程序状态字存放程序状态字 PC 用户可见用户可见 3.举例举例Z8000 8086 MC 68000MARMMDRIR8.1四、四、控制单元控制单元 CU 和中断系统和中断系统1.CU 产生全部指令的微操作命令序列产生全部指令的微操作命令序列组合逻辑设计组合逻辑设计微程序设计微程序设计硬连线逻辑硬连线逻辑存储逻辑存储逻辑2.中断系统中断系统参见参见 第四篇第四篇 五、五、ALU参见参见 8.4参见参见 第六章第六章8.1