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cpu中控制器的功能是什么

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cpu中控制器的功能是什么

  控制器是整個CPU的指揮控制中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序計數(shù)器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三個部件組成,對協(xié)調(diào)整個電腦有序工作極為重要。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家整理的一些有關(guān)介紹,希望對大家有幫助!

  cpu中控制器的功能簡單介紹

  (一) 運算器

  1、 算術(shù)邏輯運算單元ALU(Arithmetic and Logic Unit)

  ALU主要完成對二進制數(shù)據(jù)的定點算術(shù)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中還有專門用于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(shù)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所能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。

  2、 浮點運算單元FPU(Floating Point Unit)

  FPU主要負責(zé)浮點運算和高精度整數(shù)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、通用寄存器組

  通用寄存器組是一組最快的存儲器,用來保存參加運算的操作數(shù)和中間結(jié)果。

  在通用寄存器的設(shè)計上,RISC與CISC有著很大的不同。CISC的寄存器通常很少,主要是受了當時硬件成本所限。比如x86指令集只有8個通用寄存器。所以,CISC的CPU執(zhí)行是大多數(shù)時間是在訪問存儲器中的數(shù)據(jù),而不是寄存器中的。這就拖慢了整個系統(tǒng)的速度。而RISC系統(tǒng)往往具有非常多的通用寄存器,并采用了重疊寄存器窗口和寄存器堆等技術(shù)使寄存器資源得到充分的利用。

  對于x86指令集只支持8個通用寄存器的缺點,Intel和AMD的最新CPU都采用了一種叫做“寄存器重命名”的技術(shù),這種技術(shù)使x86CPU的寄存器可以突破8個的限制,達到32個甚至更多。不過,相對于RISC來說,這種技術(shù)的寄存器操作要多出一個時鐘周期,用來對寄存器進行重命名。

  4、 專用寄存器

  專用寄存器通常是一些狀態(tài)寄存器,不能通過程序改變,由CPU自己控制,表明某種狀態(tài)。

  (二) 控制器

  運算器只能完成運算,而控制器用于控制著整個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,然后交給執(zhí)行單元(ALU或FPU)來執(zhí)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信號。時序控制器包括時鐘發(fā)生器和倍頻定義單元,其中時鐘發(fā)生器由石英晶體振蕩器發(fā)出非常穩(wěn)定的脈沖信號,就是CPU的主頻;而倍頻定義單元則定義了CPU主頻是存儲器頻率(總線頻率)的幾倍。

  3、 總線控制器

  總線控制器主要用于控制CPU的內(nèi)外部總線,包括地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線等等。

  4、中斷控制器

  中斷控制器用于控制各種各樣的中斷請求,并根據(jù)優(yōu)先級的高低對中斷請求進行排隊,逐個交給CPU處理。

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