1. CPU的组成与功能

  

2. 数据通路

  • 概念:执行部件间传送信息的路径,分共享通路(总线)和专用通路
  • 抽象模型:时钟驱动下,A --> 组合逻辑 --> B
  • D触发器定时模型
    • 时钟触发前要稳定一段时间:建立时间(Setup Time)
    • 时钟触发后要稳定一段时间:保持时间(Hold Time)
    • 时钟触发到输出稳定的时间:触发器延迟(Clk_to_Q)
    • 与时钟周期的关系
      • 时钟周期 > Clk_to_Q + 关键路径时延 + Setup Time
      • Clk_to_Q + 最短路径时延 > Hold Time

3. 指令周期

  • 指令执行的一般流程

  • 基本概念

    • 时钟周期 = 节拍脉冲 = 震荡周期
    • 机器周期 = CPU周期 = 从主存读取一条指令的最短时间
    • 指令周期 = 从主存读指令并执行指令的时间

  • 指令时间控制
  机器周期数 节拍数 同步方式 实践
定长指令周期 不变 不变 按机器周期 mips单周期
变长指令周期 按时钟周期 mips多周期

4. CPU设计

  略,详情请参见《自制CPU系列》

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