第六章中央处理单元CenterProcessingUnit简称CPU计算机组成6.1CPU内部的组成通用寄存器组CPU结构演示PCIRCPU的内部结构6.1.1运算器运算器基本结构演示简单运算器数据通路演示6.1.2寄存器组（Register）1、通用寄存器组——在运算中存储数据与地址累加寄存器AX（Accumulator）低位累加器AL（LowwordAccumulator）变址寄存器XR（IndexRegister）基址寄存器BR（BaseRegister）标志寄存器FR（FlagRegister）以Intel80486为例(32位机)，其通用寄存器有：EAX,EBX,ECX,EDX,EBP,ESP,ESI,EDI(16位机器为AX,BX,CX,DX,BP,SP,SI,DI)CS，DS，ES，SS，FS，GS(早期16位机器只有前4个）状态标志寄存器（FlagRegister）——用于存放ALU工作时产生的状态信息指令寄存器IR（InstructionRegister）——用于存放将要执行的指令。指令指针寄存器IP，又称指令计数器。——用于产生和存放下条待取指令的地址。堆栈指针寄存器SP——指示堆栈栈顶的地址。变址寄存器XR——变址寻址中存放基础地址的寄存器，如SI、DI段地址寄存器SR——计算机内存大时多把内存存储空间分成段(例如64KB)来管理，使用时以段为单位进行分配。段地址寄存器即是在段式管理中用来存放段地址的寄存器。3、其他寄存器——根据CPU结构特点而设置的专用寄存器。6.2控制器的组成控制单元的外特性程序计数器PC工作过程演示指令寄存器IR工作过程演示控制逻辑电路（如启停电路）和脉冲源及时钟控制电路工作过程演示微操作序列形成部件工作过程演示二、指令执行过程举例指令功能根据N，Z，V，C的状态，决定是否转换。如转移条件成立则转移到本条指令所指定的地址，否则顺序执行下一条指令。本条指令完成以下操作：①从存储器取指令，送入指令寄存器并进行操作码译码。程序计数器加1，如不转移，即为下一条要执行的指令地址。本操作对所有指令都是相同的。②如转移条件成立，根据指令规定的寻址方式计算有效地址，转移指令经常采用相对寻址方式。此时转移地址=PC＋disp。此处PC是指本条指令的地址，而在上一机器周期已执行PC+1操作，因此计算时应取原PC值，或对运算进行适当修正。最后将转移地址送入PC。本条指令只需要两个机器同期，如转移条件成立，在第二机器周期增加一个ALUPC信号；另外如为相对转移，则用PCALU信号取代加法指令第2周期中的（rs1）ALU信号，其他信号与加法指令的前两个机器周期中的信号相同。指令执行过程演示指令1：CLA指令2：ADD30指令3：STA31指令4：JMP21取指令、执行指令序列演示5条指令的取址和执行过程演示5条指令序列的表示演示6.3微程序控制计算机的基本工作原理机器指令与微指令关系演示图6.11微程序控制器简框图微程序控制器组成原理演示3、微程序控制器的基本工作原理4、时钟控制电路——为每条指令按时间顺序执行提供基准信号CLK时序发生器演示非访内存指令的指令周期演示直接访内存指令的指令周期演示存数指令的指令周期演示JMP指令的指令周期演示多级时序系统多级时序系统实例分析2.8085的外部引脚(4)与中断有关的信号3.机器周期和节拍（状态）与控制信号的关系6.4微程序设计技术6.4.2微程序流的控制硬布线控制器的构成微程序控制器原理6.7流水线工作原理流水工作方式：将一个计算任务细分成若干个子任务，每个子任务由专门的部件处理，多个计算任务依次进行并行处理。线性流水线硬件基本结构演示指令的重叠执行——流水线工作原理指令的六级流水流水线时空图演示流水线的一些问题解决指令1与指令4冲突程序的相近指令之间出现某种关联使指令流水出现停顿影响流水线效率数据相关进入流水线指令流水线结构运算流水线一条指令在计算机中的执行过程88110处理机结构图演示88110处理机指令流水线演示88110处理机流水线时空图演示6.8Intel80X86微处理器举例8088微处理器的基本结构与组成20位地址总线可管理实际物理内存1MB，但8086的寄存器都是16位的，因而只能计算16位的逻辑地址。这在计算机中采用硬件方法自动处理。方法如下图所示：取指令时用CS移位相加；取数据时用DS或ES移位相加；堆栈操作时SS与SP相加。堆栈是一个特殊存储区域，栈中每元素一字节，先存高址，其中数据先进后出或后进先出，数据进栈时SP-2，出栈时SP+2，栈段最长64KB。堆栈演示1、8086/8088的总线周期2、80