中央处理器总结

CPU的功能

1. 运算器：
   1. ACC：进行累加功能的运算器
   2. PSW：用于判断结果和转移指令
   3. 各种通用寄存器，一般是2^m个寄存器
   4. 移位寄存器
   5. 计数器寄存器
   6. ALU算术单元
   7. DR暂存寄存器，一般输出一个，输入一个
2. 控制器：
   1. CU：控制单元
   2. PC：存放当前指令的地址
   3. IR：存放当前指令
   4. 译码器
   5. MAR：存放指令地址
   6. MDR：存放指令和数据
   7. 时序系统
   8. 微操作发生器

是否对用户可见

运算器中只有DR暂存寄存器对用户不可见

控制器中的单元都不可见

指令执行周期

取指、间址、执行、中断

中断：需要压栈 -1

数据通路

单总线结构：

容易产生冲突

专用数据通路：

如果是单周期的指令最好采用专用数据通路来避免冲突

在输出的移位寄存器上需要设置一个三态门避免

控制器的基本功能和原理

硬布线：就是选择一个信号需要考虑到所有可能的情况

微程序控制方式

一条机器指令对应一个微程序，同一时刻可以安排的微操作安排成一个微指令

CM是存放在CU当中的存储部件是采用ROM构成

对于微指令的编码

1. 直接编码：把所有的信号发生装置都用01标记，然后表明发出什么信号，这样会增加CU部件的容量
2. 字段编码：将互斥的信号放在同一个段内，然后相互兼容的放在不同的段内，每个段需要留一位作为什么都不发出的信号。

在CM当中，取指，间址，中断的微指令序列只需要取一份，只有执行阶段的微指令顺序会不同

指令流水线

指令功能段应该按照最长的时间来计算

指令流水阻塞的因素

1. 结构相关：使用到相同的部件产生冲突
   1. 解决方法：让部件多等一个时钟周期；2，把存储器Cache分为指令存储器和数据存储器
2. 数据相关：一个同步问题
   1. 解决方案：让部件多等一个时钟周期；2，采取数据旁路技术，提高效率
3. 控制冲突：发生转移指令满足条件，但流水线已经执行了很多指令
   1. 解决方案：提早得到条件判断的结果
   2. 预先取得条件满足和不满足的目标指令
   3. 加快和形成条件码（提前获得条件判断的结果）
   4. 提高猜准率