第二章信息在计算机内的表示-经济管理教学中心门户网站后台[001].pptVIP

NJNU 2.2 CPU的结构与原理 目录 2.2.1 CPU的结构 CPU实物图 计算机的原理 冯 ? 诺依曼-----“计算机之父” 计算机的原理 冯?诺依曼计算机原理-----“存储程序控制” 中央处理器的概念 中央处理器是计算机的核心部分，主要由运算器、控制器和寄存器组组成。 中央处理器的结构图 2.2.2 指令与指令系统 指令与指令系统 ◆ 指令：是用来规定 和 的一个二进制位串。 指令与指令系统 操作数地址：指出该指令所操作的数据或数据所在的存储单元的地址。 指令执行周期 指令的执行过程 指令的执行过程 指令系统 指令系统：CPU能执行的全部指令之和。 处理器的兼容性 Pentium系列处理器 2.2.3 CPU的性能指标 CPU的性能指标（1） CPU的性能主要表现在程序执行速度的快慢。 CPU的性能指标（2） 双核CPU 主目录 指令与指令系统 2 CPU的性能指标 3 3 CPU的结构 3 1 返回 一是内含处理器电路的硅芯片。 CPU的物理结构 任何CPU都由两个主要部分组成。 二就是承载芯片用的电路板，它负责芯片和外界的一切通讯，并决定这一颗芯片的时钟频率。 CPU的物理结构图示 冯 ? 诺依曼计算机原理 -----“存储程序控制” 程序是一个指令序列； 指令与数据都用二进制表示，预先存放在存储器内； 计算机工作时，CPU从内存取出指令和数据，按指令的规定，对数据进行运算处理，直到程序完成为止。 运算器：用来对数据进行各种算术和逻辑运算。也称为执行单元。 控制器：是计算机硬件系统的指挥中心，它的作用是控制程序的执行，确保各个部件协调一致，有条不紊地完成各种操作。 寄存器组：临时存放数据。 计算机工作原理 计算机的基本工作原理为存储程序和执行指令。 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 CPU 控制指令 控制指令 取数据 存数据 返回 操作码 操作数地址 ◆ 指令的格式： 计算机执行的操作 操作对象所在存储位置 操作码：是用来指出计算机应执行何种操作的一个二进制代码。 1 取指令 4 修改指令计数器 3 执行指令 2 指令译码 （1）CPU访问存储器取得一条指令并放入指令寄存器。 （2）控制器对指令中的操作码进行译码。 （3）计算出所使用的操作数的地址，从寄存器或存储器中取得操作数。 （4）运算器按照指令操作码的规定，对操作数完成规定的运算处理。 （5）需要时，把运算结果保存到指定的寄存器或内存单元。 （6）修改指令地址，供执行下一条指令时使用。 每一种CPU都有它自己独特的一组指令。 指令系统中有数以百计的指令： 数据传送指令 算术运算指令 逻辑运算指令 移位和位操作指令 控制转移指令 I/O指令 IBM公司的Power PC微处理器 不兼容 Pentium系列处理器 AMD或Cyrix公司的微处理器 兼容 返回 字长（位数） 主频（CPU时钟频率） 指CPU中定点运算器的宽度，决定了CPU可访问的存储器最大空间 CPU中电子线路的工作频率，它决定了CPU芯片内部数据传输与操作速度的快慢 决定CPU与内存之间传输数据的速度 减少CPU访问内存的次数 CPU总线速度 高速缓存（cache）的容量与结构 指令系统 逻辑结构