软件设计师笔记之中央处理器CPU与指令

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软件设计师笔记之中央处理器CPU与指令
中央处理器CPU 
  CPU由寄存器组、算术逻辑单元ALU和控制单元CU这3部分组成。


CPU的功能:  

    读取指令 

    解释指令   

    读取数据  

     处理数据   

    保存数据

      1. 寄存器组分为两大类:

  用户可见的寄存器:有通用寄存器、数据寄存器、地址寄存器、标志寄存器等;
状态寄存器:包括程序计数器PC、指令寄存器IR、存储器地址寄存器MAR、存储器缓冲寄存器MBR、程序状态字PSW。

       2.运算器ALU:负责对数据进行算术和逻辑运算。

       3.控制器CU:负责控制整个计算机系统的运行,读取指令寄存器、状态控制寄存器以及外部来的控制信号,发布外控制信号控制CPU与存储器、I/O设备进行数据交换;发布内控制信号控制寄存器间的数据交换;控制ALU完成指定的运算功能;管理其他的CPU内部操作。

控制器的实现有硬布线逻辑和微程序控制两种方案


中断控制机制:


计算机系统通常提供了中断机制,允许某一事件中止CPU正在执行的程序,转去对该事件进行处理,然后再返回原程序被中止处继续执行。其作用是提高CPU的处理效率,使CPU与I/O设备并行工作,还可以实现分时操作过程。


中断处理过程可分为:中断响应过程和中断服务过程。
中断的分类:按中断源位置可分为内部中断和外部中断;
按中断源的类型可分为硬件中断和软件中断;
按中断源的屏蔽特性可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。
CPU处理中断有两种策略:中断排队和中断嵌套。

计算机的指令系统:
    机器指令的格式、分类及功能:


         CPU所完成的操作是由其执行的指令来决定的,这些指令被称为机器指令。
CPU所能执行的所有机器指令的集合称为该CPU的指令系统。
机器指令一般由操作码、源操作数、目的操作数和下一条指令的地址组成。


             操作码指明要执行的操作;
         源操作数是该操作的输入数据;
         目的操作数是该操作的输出数据;
         下一条指令地址通知CPU到该地址去取下一条将执行的指令。

        指令系统可分为数据传送类、算术运算类、逻辑类、数据变换类、输入/输出类、系统控制类、控制权转移类等类型。

指令的寻址方式

        常用的寻址方式有立即数寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址。

指令的执行过程:


      1.计算下一条要执行的指令的地址;
      2.从该地址读取指令;
      3.对指令译码以确定其所要实现的功能;
      4.计算操作数的地址;
      5.从该地址读取操作数;
      6.执行操作;
      7.保存结果。

【编辑推荐】

  1. 软件设计师笔记之计算机系统知识一
  2. 软件设计师笔记之计算机系统知识二
责任编辑:丁小雨 来源: 51CTO
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