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第5章 中央処理装置CPU
1. CPUの機能と基本構造
1.1 CPUの基本機能
1.2 CPUの基本構造
概要 (このセクションの知識ポイントを整理するため!!!):
2. 命令実行処理
2.1 命令サイクル
2.2 命令サイクルのデータの流れ
2.3 コマンドの実行スキーム
概要 (このセクションの知識ポイントを整理するため!!!):
3. データパスの機能と基本構造
3.1 CPU内部シングルバスモード
3.2 専用データパス
概要 (このセクションの知識ポイントを整理するため!!!):
4. コントローラーの機能と動作原理
4.1 コントローラの構造と機能
コントローラーはコンピューター システムの指令センターであり、その主な機能は次のとおりです。
- 1) メインメモリから命令をフェッチし、メインメモリ内の次の命令の位置を示します。
- 2) 命令をデコードまたはテストし、指定されたアクションを開始するために対応する動作制御信号を生成します。
- 3) CPU、メインメモリ、入力および入力デバイス間のデータフローの方向をコマンドおよび制御します。
4.2 ハードワイヤードコントローラー
1. 各ステージの一連のマイクロ操作を分析する
以前に分析したのでここでは省略します。
2. CPU制御モードの選択
3. 微操作のタイミングを整える
4. 回路設計
4.3 マイクロプログラムコントローラー
ハードワイヤリングの動作原理:マイクロ動作制御信号は、現在の命令コード、状態、タイミングに従って、組み合わせ論理回路によって適時に生成されます。
マイクロプログラムの動作原理：マイクロ動作制御信号を事前に特別なメモリ（制御メモリ）に格納し、各マシン命令をマイクロプログラムに書き込みます。マイクロプログラムは、制御メモリに格納してユーザープログラムマシンのアドレス指定に使用できます。命令は、各マイクロプログラム内のマイクロ命令をアドレス指定するために使用されます。
このセクションに含まれる重要な概念は次のとおりです。理解できない場合は、このセクションを読み続けると、明確に理解できるようになります。
1. マイクロコマンドとマイクロ操作
- マイクロコマンドによりマイクロ動作制御信号が有効になります
- マイクロオペレーションはマイクロコマンドの実行です
2. マイクロ命令とマイクロサイクル
- マイクロ命令は、いくつかのマイクロコマンドの集合です。
- マイクロサイクルは通常、制御レジスタからマイクロ命令を読み取り、対応するマイクロ操作を実行するのに必要な時間を指します。
3. メインメモリとコントロールメモリ
- メインメモリはプログラムとデータの保存に使用され、RAM を備えた CPU の外部に実装されます。
- 制御メモリ(CM) はマイクロプログラムを保存するために使用され、CPU 内に ROM で実装されます。
4. プログラムとマイクロプログラム
- プログラムは、特定の機能を完了するために使用される命令の順序付けされたコレクションです。
- マイクロプログラムは、順序付けられたマイクロ命令の集合であり、命令の機能はマイクロプログラムによって実現されます。
これで、最初の概念を完全に理解できました。！！
1. 各ステージの一連のマイクロ操作を分析する
同様に、ここでは省略します。
2. 機械命令に対応した微動コマンドとビート配列を記述する
概要 (このセクションの知識ポイントを整理するため!!!):
5. 命令パイプライン
5.1 命令パイプラインの基本概念
5.2 パイプラインのパフォーマンス指標
5.3 パイプラインに影響を与える要因
5.4 スーパースカラ パイプライン
概要 (このセクションの知識ポイントを整理するため!!!):