基本介紹

cpu基本構成

這是一個CPU的基本構成，它主要分為兩個部分一個是運算器，一個是控制器,下面的主要做一個簡單的了解。

我們先看運算器。

這個是計算器用于實現計算的(廢話)。

這其中有4個部分組成分別是ACC(放數的)，MQ(放數的和用來乘除的)，X(放數的)，ALU(用來計算的)。

接著我們再來看控制器。

這相當于CPU的大腦(好像怪怪的)。

CPU的控制器有三個部分組成，CU(控制單元用來分析指令的)，IR(存放當前要執行的指令)，PC(計數器，用來讀取下一條指令)。

上面干巴巴的介紹說完了，實際上也很難記住，下面會有一個實際的例子，這樣會更加方面理解。

實際運算過程

舉個栗子：

當前C語言執行了這樣一段代碼，那么CPU在運行過程中是怎樣的一個過程呢?

一、首先整段代碼會被加載到內存(主存儲器中)也就是下圖那樣。

二、此時CPU會通過控制器中的PC讀取存放在內存中的指令，進行分析和執行(此時PC初始為0)。

cpu基本運行原理

首先指令的存儲字長為16bit也就是16個2進制數，但是在執行的時候 系統會自動拆解成操作碼和地址碼。

第一步指令 從上面兩個操作來看，1-5的步驟都是一樣的就是通過pc這樣的計數器的順序的取指，唯一不同的就是從6開始的步驟，不僅是步驟和次數都不一樣這取決于指令本身。

來捋一下很簡單從最基本的邏輯來看就是PC(計數器)從零開始，將這個0傳給MAR也就是地址寄存器 說我們想要第0行的數據。

MAR則把存儲體中的第0行的數據找到通過MDR 柜臺給到指令寄存器IR。

此時IR中就存放著我們已經取出來的還沒有執行的數據 這個數據也就是我們的指令。

此時IR會將指令中的操作碼發送給CU 分析后得知這是一個取數的指令，然后IR將0行指令的地址碼發送給MAR (0000000101)也就是第5行的數據 a=2 將這個值放在acc中。

第二步指令 上面這一些操作完成之后PC計數器就會自動加一，去除我們的第一行指令進行執行，而我們要計算的a*b的前面部分都是一樣的，直接從執行操作碼開始。

CU分析之后發現是一個乘法指令，則將第1行的地址碼的數據也就是b=3放到MQ乘商寄存器中。

現在cpu已經滿足了乘數和被乘數，cpu開始進行乘法操作了，先將acc的a=2 被乘數放在x通用寄存器 通過ALU算術邏輯單元進行乘法操作 并將結果放在ACC中。

(如果乘數太大則需要MQ的輔助)

接著是第三步 算加法 前面取數階段都是一樣的 不同的就是取出的c=1的值是放在通用寄存器x中的 然后控制單元CU 給ALU 發送消息 需要計算加法吧ACC和X中的值相加 再放到ACC中。

第四步指令 前面的取數也是一樣的,只是取得的操作碼通過CU分析為存數指令 將地址碼發送給MAR(地址為十進制8) 將值發送給MDR(a*b+c) 將其存儲到存儲體中。

第五步指令 前面取數也是一樣的,取出的指令為停機指令。