CPU的结构和功能

CPU的结构

CPU的功能

• 指令控制
• 操作控制
• 时间控制
• 数据加工
• 中断处理

CPU的结构框图

• 运算器（ALU）
• 控制器（CU）
• 存放操作数的寄存器
• 中断系统

控制器CU的功能

• 取指令
• 分析指令
• 执行指令

CPU的寄存器

1. 用户可见寄存器
   通常CPU执行机器语言访问的寄存器为用户可见寄存器。按特征还可分为：
   • 通用寄存器
     许多指定功能，如某种寻址方式所需的专用寄存器
   • 数据寄存器
     存放各种数据类型的操作数
   • 地址寄存器
     存放地址
   • 条件码寄存器
     存放条件码

指令周期

区分三个概念：

• 指令周期
  • CPU从内存中读取一个指令字的最短时间
  • 一条指令的取出阶段被定义为一个CPU周期时间
  • 也称“机器周期”
  • 一个完整的指令周期，包括取址、间址、执行和中断四个子周期。
• 时钟周期
  • 是CPU处理操作的最基本单位
  • 一个CPU周期由若干个时钟周期构成的
• 指令周期
  • CPU取出并执行一条指令所需的全部时间
  • 包括取指令周期和执行指令周期。

基本概念

取指令—-分析指令—-执行指令

影响因素

1. 结构相关
   不同指令将指令与数据保存在同一个寄存器中。
2. 数据相关

尝试的解决技术

1. 超级流水线巩固
2. 超长指令字技术

理想情况下，n级流水的速度是不采用n级流水技术的n倍。