運算器與控制器之間的關係,急

2021-03-08 15:51:55 字數 3067 閱讀 3281

1樓:護具骸骨

控制器和運算器統稱為**處理器,簡稱cpu。

運算器的處理物件是資料,所以資料長度和計算機資料表示方法,對運算器的效能影響極大。70年代微處理器常以1個、4個、8個、16個二進位制位作為處理資料的基本單位。大多數通用計算機則以16、32、64位作為運算器處理資料的長度。

能對一個資料的所有位同時進行處理的運算器稱為並行運算器。如果一次只處理一位,則稱為序列運算器。有的運算器一次可處理幾位 (通常為6或8位),一個完整的資料分成若干段進行計算,稱為串/並行運算器。

運算器往往只處理一種長度的資料。有的也能處理幾種不同長度的資料,如半字長運算、雙倍字長運算、四倍字長運算等。

工作過程

cpu從儲存器或高速緩衝儲存器中取出指令,放入指令暫存器,並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作,然後發出各種控制命令,執行微操作系列,從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的型別和運算元的基本命令。

提取第一階段,提取,從儲存器或高速緩衝儲存器中檢索指令(為數值或一系列數值)。由程式計數器(program counter)指定儲存器的位置。(程式計數器儲存供識別程式位置的數值。

換言之,程式計數器記錄了cpu在程式裡的蹤跡。)

解碼線路

cpu根據儲存器提取到的指令來決定其執行行為。在解碼階段,指令被拆解為有意義的片段。根據cpu的指令集架構(isa)定義將數值解譯為指令。

一部分的指令數值為運算碼(opcode),其指示要進行哪些運算。其它的數值通常供給指令必要的資訊,諸如一個加法(addition)運算的運算目標。

2樓:明天你好

控制器和運算器統稱為**處理器,簡稱cpu。

計算機系統的硬體結構主要由四部分組成:控制器、運算器、記憶體和輸入輸出裝置。

**處理器主要包括運算器(算術邏輯運算單元,alu,arithmetic logic unit)、控制器和高速緩衝儲存器(cache)及實現它們之間聯絡的資料(data)、控制及狀態的匯流排(bus)。它與內部儲存器(memory)和輸入/輸出(i/o)裝置合稱為電子計算機三大核心部件。

擴充套件資料

主要功能

處理指令

英文processing instructions;這是指控制程式中指令的執行順序。程式中的各指令之間是有嚴格順序的,必須嚴格按程式規定的順序執行,才能保證計算機系統工作的正確性。

執行操作

英文perform an action;一條指令的功能往往是由計算機中的部件執行一系列的操作來實現的。cpu要根據指令的功能,產生相應的操作控制訊號,發給相應的部件,從而控制這些部件按指令的要求進行動作。

控制時間

英文control time;時間控制就是對各種操作實施時間上的定時。在一條指令的執行過程中,在什麼時間做什麼操作均應受到嚴格的控制。只有這樣,計算機才能有條不紊地工作。

處理資料

即對資料進行算術運算和邏輯運算,或進行其他的資訊處理。

其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料, 並執行指令。在微型計算機中又稱微處理器,計算機的所有操作都受cpu控制,cpu的效能指標直接決定了微機系統的效能指標。

cpu有以下4個方面的基本功能:資料通訊,資源共享,分散式處理,提供系統可靠性。運作原理可基本分為四個階段:

提取(fetch)、解碼(decode)、執行(execute)和寫回(writeback)。

3樓:俺系地球人

計算機系統的硬體結構主要由四部分組成:控制器、運算器、記憶體和輸入輸出裝置,其中,控制器和運算器統稱為**處理器。簡稱cpu.

它是計算機硬體系統的指揮中心.它包括控制器和運算器兩個部件,其中,控制器的功能是控制計算機各部分協調工作,運算器則是負責計算機的算術運算和邏輯運算.

(一) 運算器

1、 算術邏輯運算單元alu(arithmetic and logic unit)

alu主要完成對二進位制資料的定點算術運算(加減乘除)、邏輯運算(與或非異或)以及移位操作。在某些cpu中還有專門用於處理移位操作的移位器。

通常alu由兩個輸入端和一個輸出端。整數單元有時也稱為ieu(integer execution unit)。我們通常所說的「cpu是xx位的」就是指alu所能處理的資料的位數。

2、 浮點運算單元fpu(floating point unit)

fpu主要負責浮點運算和高精度整數運算。有些fpu還具有向量運算的功能,另外一些則有專門的向量處理單元。

3、通用暫存器組

通用暫存器組是一組最快的儲存器,用來儲存參加運算的運算元和中間結果。

在通用暫存器的設計上,risc與cisc有著很大的不同。cisc的暫存器通常很少,主要是受了當時硬體成本所限。比如x86指令集只有8個通用暫存器。

所以,cisc的cpu執行是大多數時間是在訪問儲存器中的資料,而不是暫存器中的。這就拖慢了整個系統的速度。而risc系統往往具有非常多的通用暫存器,並採用了重疊暫存器視窗和暫存器堆等技術使暫存器資源得到充分的利用。

對於x86指令集只支援8個通用暫存器的缺點,intel和amd的最新cpu都採用了一種叫做「暫存器重新命名」的技術,這種技術使x86cpu的暫存器可以突破8個的限制,達到32個甚至更多。不過,相對於risc來說,這種技術的暫存器操作要多出一個時鐘週期,用來對暫存器進行重新命名。

4、 專用暫存器

專用暫存器通常是一些狀態暫存器,不能通過程式改變,由cpu自己控制,表明某種狀態。

(二) 控制器

運算器只能完成運算,而控制器用於控制著整個cpu的工作。

1、 指令控制器

指令控制器是控制器中相當重要的部分,它要完成取指令、分析指令等操作,然後交給執行單元(alu或fpu)來執行,同時還要形成下一條指令的地址。

2、 時序控制器

時序控制器的作用是為每條指令按時間順序提供控制訊號。時序控制器包括時鐘發生器和倍頻定義單元,其中時鐘發生器由石英晶體振盪器發出非常穩定的脈衝訊號,就是cpu的主頻;而倍頻定義單元則定義了cpu主頻是儲存器頻率(匯流排頻率)的幾倍。

3、 匯流排控制器

匯流排控制器主要用於控制cpu的內外部匯流排,包括地址匯流排、資料匯流排、控制匯流排等等。

4、中斷控制器

中斷控制器用於控制各種各樣的中斷請求,並根據優先順序的高低對中斷請求進行排隊,逐個交給cpu處理。

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