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CPU概述

CPU基本包含运算部件、缓存部件、寄存器组、微命令产生部件（控制部件）、时序系统、数据/控制通路
总体来看CPU的工作过程就是

从主存(或缓存)中读取命令，
将指令放入指令寄存器(IR)，
然后对指令译码，把指令分解成一系列的微操作，
再发出各种相应的控制命令，控制各功能部件执行相关操作，
从而完成一条指令的执行，实现对应的功能。
运算部件
ALU(算术逻辑运算单元)是核心、主要由加法器构成
缓存部件
为提高CPU处理主存数据的效率而设
寄存器组
一般分为(8)

通用寄存器组
暂存器
IR指令寄存器
PC程序计数器
PSW程序状态寄存器
MAR地址寄存器
MBR/MDR数据缓冲寄存器
SP堆栈指针寄存器
具体可见
可编程寄存器
R0~R3通用寄存器(000,001,010,011)、SP(100)堆栈指针、PSW(101)程序状态寄存器、PC程序计数器
指令寄存器IR
用来存放现行运行指令，它的输出是产生微操作命令序列的主要逻辑依据。
暂存器
C、D约定从主存中读源操作数、操作数地址时用C；从主存中取目的操作数、操作数地址或暂存时，用D
主存接口寄存器MAR、MDR(MBR)
- 地址寄存器MAR
  读取指令/存取操作数/操作数地址时，CPU先将地址信息送入MAR，再由MAR经地址总线送往主存M，找到相应的主存单元。
- 数据缓冲寄存器MBR(MDR)
  由控制命令R/W决定传送方向。
  R：由主存单元->数据总线->MDR
  W：由MDR->数据总线->数据单元
  控制部件
  产生控制信号(微命令)
  CPU可使用两种控制部件组合逻辑控制器(硬件)和微程序控制器(软件)
  时序系统
  协调工作要有周期和节拍
节拍是执行一步的所需时间(一个周期可以由多个节拍)
时序控制方式：
- 同步控制方式
  所有操作用统一的时序信号，各操作不存在控制信号的交互
- 异步控制方式
  不受统一的时钟周期的约束，各部件之间采用异步应答的方式
  数据通络和控制通路
  简单的常有ALU总线，复杂一点的分数据总线和地址总线

指令系统

指令集有CISC(复杂指令集计算机)RISC(精简指令集计算机)
按地址结构可分为：三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令
操作码结构多设为可变字长指令

寻址

指令的功能和类型

现在大部分微机将指令分为；

传输类指令
访存指令
I/O指令
算术运算指令
逻辑运算指令
程序控制类指令
处理机控制类指令
加法器与运算部件
加法器及其进位逻辑

Σi =（Ai ⊕ Bi）⊕ Ci-1
Ci = Ai Bi +（Ai ⊕ Bi）Ci-1
串行加法器：如果每步只求一位和，将n位加分成n步实现
并行加法器：如果用n位全加器一步实现n位相加，即n位同步相加
1. 串行进位链
2. 并行进位链
3. 组内并行组间串行的进位链
  算术逻辑运算单元
  x86架构模型机CPU设计
  指令流程与微命令
  信息传输操作两大类：内部数据通路操作和外部访存操作
数据通路操作
1. ALU输入选择
2. ALU功能选择
3. 移位器功能选择
4. CPU内部总线结果分配控制信号
访存操作相关控制信号
EMAR地址使能
R/W控制主存读写模式
EMDR数据使能
SMDR打入(把数据总线上的数据置入寄存器MDR)
SIR读指令写入
(W和EMDR基本绑定)
又分四个基本执行阶段：取指令FT、源操作ST、目的操作DT、执行ET
MOV指令重点

组合逻辑控制