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第五章中央处理器第五章中央处理器5.1CPU功能和组成5.2指令周期5.3时序产生器5.4微程序控制器及其设计5.5硬布线控制器及其设计5.6传统CPU5.7流水CPU5.8RISC的CPU5.9多媒体CPU5.1 CPU 的功能和组成1、CPU 的功能●指令控制（程序的顺序控制）●操作控制（一条指令有若干操作信号实现）●时间控制（指令各个操作实施时间的定时）●数据加工（算术运算和逻辑运算）执行指令取指令操作控制、时间控制−−−−−−→−2、CPU 的基本组成RD/WRLDDR LDIRPC+1LDPCLDAR2、CPU的基本组成（1）中央处理器CPU=运算器+控制器（2）运算器●ALU●累加器●暂存器2、CPU的基本组成（3）控制器控制器组成：程序计数器、指令寄存器、数据缓冲器、地址寄存器、通用寄存器、状态寄存器、时序发生器、指令译码器、总线（数据通路）●程序计数器PC(Programming Counter)用来存放正在执行的指令的地址或接着将要执行的下一条指令的地址。
顺序执行时，每执行一条指令，PC的值应加1要改变程序执行顺序的情况时，一般由转移类指令将转移目标地址送往PC ，可实现程序的转移。
●指令寄存器IR(Instruction Register)指令寄存器用来存放从存储器中取出的待执行的指令。
在执行该指令的过程中，指令寄存器的内容不允许发生变化，以保证实现指令的全部功能。
2、CPU的基本组成●指令译码器ID(Instruction Decoder)暂存在指令寄存器中的指令只有在其操作码部分经译码后才能识别出是一条什么样的指令。
译码器经过对指令进行分析和解释，产生相应的控制信号提供给时序控制信号形成部件。
●机器周期、工作节拍、脉冲及启停控制线路由脉冲源产生一定频率的脉冲信号作为整个机器的时钟脉冲●时序控制信号形成部件时序控制信号形成部件又称微操作信号发生器，真正控制各部件工作的微操作信号是由指令部件提供的操作信号、时序部件提供的时序信号、被控制功能部件所反馈的状态及条件综合形成的。
计算机组成原理蒋本珊第四版答案第五章计算机组成原理蒋本珊第四版答案第五章教材习题解答1．如何区别存储器和寄存器?两者是—回事的说法对吗?解:存储器和寄存器不是一回事。
存储器在CPU的外边，专门用来存放程序和数据，访问存储器的速度较慢。
寄存器属于CPU的一部分，访问寄存器的速度很快。
2．存储器的主要功能是什么?为什么要把存储系统分成若干个不同层次?主要有哪些层次?解:存储器的主要功能是用来保存程序和数据。
存储系统是由几个容量、速度和价存储系统和结构第5章129格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。
把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存间称为Cache -主存存储层次(Cache存储系统)﹔主存和辅存间称为主存—辅存存储层次(虚拟存储系统)。
3．什么是半导体存储器?它有什么特点?解:采用半导体器件制造的存储器，主要有MOS型存储器和双极型存储器两大类。
半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。
半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。
4.SRAM记忆单元电路的工作原理是什么?它和DRAM记忆单元电路相比有何异同点?解: SRAM记忆单元由6个MOS 管组成，利用双稳态触发器来存储信息，可以对其进行读或写，只要电源不断电，信息将可保留。
DRAM记忆单元可以由4个和单个MOS管组成，利用栅极电容存储信息，需要定时刷新。
5．动态RAM为什么要刷新?一般有几种刷新方式?各有什么优缺点?解:DRAM记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的，由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉，因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷，这个过程就叫做刷新。
常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式3种。
集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响，系统的存取速度比较高;但有死区，而且存储容量越大，死区就越长。
