CTO网络工程师：计算机原理及网络概述（11分）--cpu体系结构

1.1计算机组成原理

1.1.1计算机系统组成

冯诺依曼计算机体系结构三原则：

计算机的五大部件：运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备

采用二进制运算 用0和1代表数值

程序和数据以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址确定

 

 

CPU体系结构

cpu的定义

运算器和控制器合称中央处理器

CPU的功能

程序控制：CPU通过执行指令来控制程序的执行顺序

操作控制：控制器生成每条指令的操作信号，传送到不同的部件并控制各部件的操作

时序控制：控制器通过时序电路产生的时钟信号进行定时，来控制各种操作有序进行

数据处理：运算器完成对数据加工处理

cpu的构成：运算器、控制器、寄存器组合内部总线等部件

运算器：完成算术运算，逻辑运算和移位操作。

主要部件有算术逻辑运算单元（ALU），累加器（AC），通用寄存器（GR），状态寄存器（SR），数据缓冲寄存器，多路转换器和数据总线等。其中：

算术逻辑运算单元（ALU）：执行算术或逻辑运算

累加器（AC）：保存操作数和运算结果

通用寄存器（GR）：用于存储操作数或地址，包括数据寄存器，指针寄存器等。其作用是减少CPU访问存储器的次数，提高运算速度。

对于cpu要运算的数在通用寄存器，通用寄存器提取到累加器，累加器把马上要算的数据提取到算术逻辑单元

控制器：实现指令的存取，译码和执行，控制计算机各个部件有条不紊的工作。

主要部件有程序计数器（PC），指令寄存器（IR），指令译码器，通用寄存器和时序产生器等。

程序计数器（pc）：存储程序指令的起始地址。用于cpu从内存中读取要执行的指令，程序员可以访问。

当程序顺序执行时，cpu每取出一条指令，pc中的内容自动加1，指向下一条要读取的指令地址。

指令寄存器（IR）：存储从内存取出的、正在运行的指令、指令译码器会分析IR中的指令，产生各种微操作指令，从而控制其他部件的工作

寄存器组：实现用于暂时存放寻址和计算过程中的信息、

cpu中的寄存器通常分为5大类，存放数据，存放地址，存储控制信息，存储状态信息和其他寄存器