中央处理器

CPU的功能和组成

　　CPU由运算器和控制器组成。运算器主要负责逻辑运算和算术运算，负责数据的加工处理；控制器是整个系统的控制中枢，对整个计算机系统进行有效的控制，主要是指令控制、操作控制、时间控制和中断处理。

　　运算器：算术逻辑单元、暂存寄存器、累加寄存器、通用寄存器组、PSW程序状态字寄存器

　　控制器：PC   IR   指令译码器  MAR MDR；分为硬布线控制器和微程序控制器

用户可见的寄存器和用户不可见的寄存器　

　　用户可见的寄存器：用户可编程，通用寄存器组  程序状态字寄存器PSW

　　用户不可见的寄存器：MAR MDR IR

指令周期的数据流

　　取指周期

　　1）根据PC中的内容从主存中取出指令内容存放在IR 2）形成后继指令的地址

　　 具体过程：1）PC -> MAR

　　　　　　　 2)  1->R 启动主存读操作

　　　　　　　 3）M(MAR) -> MDR

　　　　　　　 4）MDR->IR

　　　　　　     5)   OP(IR) -> MDR

　　　　　　     6)   (PC) + 1 -> PC

　　间址周期

　　取操作数的有效地址；AD(IR) 将指令中的地址码送到 MAR并送到地址总线，然后 CU 向存储器发出读命令，以获取有效地址并存至 MDR。

　　执行周期：真正取出操作数，根绝IR 中的操作码通过 ALU操作产生执行结果。

　　中断周期：当CPU采用中断方式实现主机与I/O交换信息时，CPU在每条指令执行阶段结束前， 都要发中断查询信号，以检测是否有某个I/O提出中断请求。如果有请求，CPU则要进入中断响应阶段，又称中断周期。在这阶段， CPU必须将程序断点保存到存储器中。

如何区分指令和数据，从空间和时间上区分?

　　时间上，取指令发生在取指周期，取操作数发生在执行周期。

　　空间上，从内存取出的指令流流向控制器（指令寄存器）；从内存取出的数据流向运算器（通用寄存器）

指令周期 时钟周期 机器周期

　　时钟周期：CPU操作的最小单位，“自然元”，每个节拍对应一个时钟周期。

　　机器周期：常常以存储周期为基准时间，“人工定义的元”

　　指令周期：从取指并执行一条指令的时间。

　　关系：一个机器周期包括若干时钟周期，一个指令周期包含机器周期。