计算机组成原理——中央处理器小结

CPU是计算机的中央处理部件，具有指令控制，操作控制，时间控制，数据控制，数据加工等基本功能。早期的CPU由运算器和控制器两大部分组成，随着高度集成电路技术的发展，当今的CPU芯片变成了运算器，Cache和控制器三大部分。其中还包括浮点运算器，存储管理部件等。

CPU中至少要有如下六类寄存器：指令寄存器，程序计数器，地址寄存器，数据缓冲寄存器，通用寄存器，状态条件寄存器。CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时间称为指令周期。CISC（复杂指令计算机）中，由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是不尽相同的。划分指令周期，是设计操作控制器的重要依据。

RISC中，由于流水操作执行，大部分指令在一个机器周期完成。时序信息产生器提供CPU周期（也称机器周期）所需的时序信号。操作控制器利用这些时序信号进行定时，有条不紊地取出一条指令并执行这条指令。

微程序设计技术是利用软件方法设计操作控制器的一门技术，具有规整性，灵活性，可维护性等一系列有点，因而在计算机设计中得到广泛的应用，但是随着ULSI技术的发展和对机器速度的要求，硬连线逻辑设计思想又得到了重视。

硬连线控制器的基本思想是：某一微操作控制信号是指令操作码译码输出，时序信号，状态条件信号的逻辑函数。即用布尔代数写出逻辑表达式，然后用门电路，触发器等器件实现。

并行处理技术可以贯穿与信息加工的各个步骤和阶段。概括起来，主要有三种形式：时间并行，空间并行，时间并行+空间并行

流水CPU是以时间并行性为原理构造的处理机，是一种非常经济而实用的并行技术，目前的高性能处理机几乎无一例外的使用了流水技术，流水技术中的主要问题是资源相关，数据相关，控制相关，为此需要采用相应的技术对策，才能保证流水线畅通而不断流。