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计算机组成结构——总体框架

时间:2022-09-04 13:12:00浏览次数:70  
标签:总体 计算机 框架 程序 PC 计数器 指令 寄存器 运算

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计算机主要包括CPU、存储器、输入输出设备三大部分。

CPU

其中CPU内包括控制器和算数逻辑单元。

控制器

控制器做为计算机的核心,其主要包括PC即程序计数器、IR指令寄存器,CU控制单元。
其中CU:控制单元,负责分析指令,并根据指令码给出控制信号。
IR:指令寄存器,用于存放当前执行的指令信息。
PC:程序计数器,存放下一条指令的地址信息,有自加功能。
通常情况取指的过程中包括对指令的提取同时要确认下一条指令地址。

为什么需要程序计数器PC?
要了解这个问题首先要知道什么是程序计数器,程序计数器(program counter)(在RISC-V体系结构中缩写为PC),其更合理的名称可能是指令地址寄存器。由于历史原因,这个寄存器总是被称为程序计数器通俗的来说他就是一个来保存当前执行指令的地址的寄存器。
要明白为什么需要程序计数器,首先要知道一个程序执行的过程是怎么样的:
在执行过程时,程序必须遵循以下六个步骤:
1、 将参数放在过程可以访问到的位置
2、 将控制转交给过程。
3、 获取过程所需的存储资源。
4、 执行所需的任务。
5、 将结果值放在调用程序可以访问到的位置。
6、 将控制返回到初始点,因为过程可以从程序中的多个点调用。
在RISC-V中,通过x10~x17:八个参数寄存器,完成传递参数或返回值。通过x1 返回地址寄存器,用于返回到起始位置。
因此程序计数器存在的作用就是告诉计算机,我们下一阶段要去哪里执行程序。

算数逻辑单元

该部分主要用于实现算术运算(如:加减乘除)、逻辑运算(如:与或非)等,主要包括的模块有ACC、MQ、ALU、X。有的会做有专门进行除法(DIV)、浮点数运算的计算单元。
其中最核心的就是算术逻辑单元(ALU),ALU是通过内部的复杂电路实现的算术运算和逻辑运算。
X:是通用的操作数寄存器,用于存放计算相关的操作数。
MQ:是乘商寄存器,在乘、除法运算时,用于存放操作数或运算结果。
ACC:是累加器,用于存放操作数和或运算的结果。

到这里不知道你是否会对ALU内部具体是怎么实现的产生疑惑?
期待下文

标签:总体,计算机,框架,程序,PC,计数器,指令,寄存器,运算
From: https://www.cnblogs.com/powerforme/p/16654665.html

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