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       CPU的结构
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被考次数:12次     被考频率:高频率     总体答错率:48%     知识难度系数:     
考试要求:熟悉      相关知识点:2个      
        中央处理器(CPU)由运算器和控制器组成。运算器是对信息或数据进行处理和运算的部件,控制器主要用来实现计算机本身运行过程的自动化,即实现程序的自动运行。在早期的计算机内它们是分开的,由于电路集成度的提高,现在已把它们集成在一个芯片中。
        1)运算器
        运算器是计算机的核心部件,是对信息进行加工、运算的部件,它的速度几乎决定了计算机的计算速度。运算器的主要功能是对二进制编码进行算术运算(加、减、乘、除)和逻辑运算。参加运算的数(称为操作数)由控制器从存储器或寄存器内取到运算器。实现对数据的算术与逻辑运算是运算器的核心功能,这些功能是由运算器内部的一个被称为算术逻辑单元(ALU)完成的,ALU往往也是运算器内部传送数据的重要通路。
        逻辑运算不仅要给出参加运算的一或两个操作数的运算结果的值,往往还要求给出结果值的某些特征,如算术运算时结果的符号为正还是为负、最高位是否给出了进位信号等。这要求相应的线路给出这些特征结果,以便在完成本次运算后,将其保存到相应的标志寄存器(Flag Register)中。
        运算器的第二项功能是暂时存放参加运算的数据和某些中间结果。为此,运算器内包含一定数目的寄存器,它们的数目、配置与连接关系和功能分配与具体使用方式等,在不同的设计、不同的计算机中可以有较明显的差异。但它们都具有存放数据或可以由机器指令(程序员)访问与使用的功能,这些功能是寄存器的共同特点,通常称它们为通用寄存器,以区别于那些计算机内部设定的、不能为汇编程序直接访问的专用寄存器。
        运算器一般包括算术逻辑运算单元、一组通用寄存器和专用寄存器及一些控制门。算术逻辑运算单元(ALU)通过算术运算或逻辑运算来进行算术逻辑运算。通用寄存器可提供参与运算的操作数,并存放运算结果。哪些数参与运算常由输入选择门的控制条件决定。输出门可实现移位传送。
        2)控制器
        计算机对信息进行处理是通过程序的执行来实现的,程序是完成某个确定算法的指令序列,要预先存放在存储器中。控制器的作用是控制程序的执行,它具有以下基本功能。
        (1)取指令。当程序已在存储器中时,首先根据程序入口取出第一条指令,然后不断取后面的指令。
        (2)分析指令。或者叫作解释指令、指令译码等,是对当前取得的指令进行分析,指出它要求做什么操作并产生相应的操作控制命令。
        (3)执行指令。根据分析指令时产生的"操作命令"和"操作数地址"形成相应的操作控制信号序列,通过执行实现每条指令的功能。
        计算机不断重复执行上述基本操作,直到遇到停机指令或外来的干预为止。此外,控制器还要具备控制程序和数据的输入与结果输出、对异常情况和某些请求的处理等功能。
        控制器由以下各部分组成。
        (1)程序计数器(PC):指令地址寄存器,当程序顺序执行时,通过PC加1形成下一条指令地址;遇到需要改变顺序执行程序时,由转移类指令形成转移地址送往PC,作为下一条指令的地址。
        (2)指令寄存器(IR):用以存放当前正在执行的指令,以便在指令执行过程中,控制完成一条指令的全部功能。
        (3)指令译码器:对IR中的操作码进行分析解释,产生相应的控制信号。
        (4)脉冲源及启停线路: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,是机器周期和工作脉冲的基准信号,在机器刚刚加电时,还产生一个总清信号(Reset);启停线路保证可靠地送出或封锁时钟脉冲,控制时序信号的发生或停止,从而启动机器工作或使之停机。
        (5)程序状态寄存器(PSR):保存程序状态字(PSW),PSW将反映机器运行的状态集中在一起。
        (6)微操作信号发生器:把机器同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成微指令,按次序执行,从而控制指令的执行。
 
本知识点历年真题:
隶属试卷 题号/题型 题干 难度系数/错误率
   2019年下半年
   网络管理员
   上午试卷 综合知识
第6题
选择题
CPU执行指令时,先要根据程序计数器将指令从内存读取并送入(6),然后译码并执行。.

50%
   2019年上半年
   网络管理员
   上午试卷 综合知识
第4题
选择题
计算机执行程序时,CPU中( )的内容总是一条指令的地址。

46%
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