CPU子系统中的运算器和控制器原理

"第三章CPU子系统 运算部件 寄存器寄存器 控制部件 运算器 控制器 数据通路结构 与外部的连接 指令的执行过程 CPU组成 CPU工作原理 CPU组成原理CPU工作机制（设计模型 机） CPU子系统 运算器组 成和运算 方法 控制器 原理 定点乘 法 定点除 法 浮 点运 算 组合逻辑 控制器 微程序 控制器 基 本 思 想 控 制 器 组 成 工 作 过 程 主机和外设 的信息交换 连接 方式 传送控 制方式 查询 中 断 DMA 基 本 思 想 控 制 器 组 成 工 作 过 程 时序 控制" 本章内容涵盖了计算机组成原理中的关键概念，特别是CPU子系统的结构和功能。CPU是计算机的核心部分，负责执行指令和控制整个计算过程。其中，运算器和控制器是CPU的两个主要组件。 运算器是执行算术和逻辑运算的硬件单元，包括了寄存器、ALU（算术逻辑单元）、移位器等组成部分。在3.1.1节中，讨论了运算器的不同组织结构，如带多路选择器的运算器、带输入锁存器的运算器和位片式运算器。这些结构的设计旨在优化操作数的选取和处理，以及提高数据处理速度。例如，多路选择器可以同时提供多个操作数给ALU，而锁存器则用于暂存操作数，以适应不同类型的RAM接口。 运算方法部分，3.2.1节着重讲解了补码加减法，这是定点运算的基础。在补码表示中，正负数的加减运算可以通过简单的位运算完成。例如，补码加法可以通过直接相加实现，而减法可以通过加上被减数的补码来转换为加法。定点加减运算涉及到的结果修正和溢出处理也是该部分的重要内容。 控制器则是协调整个CPU工作的核心，它依据指令序列产生控制信号，驱动各个部件按顺序执行操作。控制器可以采用组合逻辑设计，也可以采用微程序控制，每种方式有其优缺点。控制器的工作过程包括了指令的获取、解码、时序控制以及执行阶段的控制。 此外，CPU还需要与外部设备进行信息交换，这通常通过不同的连接方式，如查询、中断和DMA（直接存储器访问）。这些机制使得CPU能在执行当前任务的同时处理外部事件，提高了系统的响应性和效率。 总体来说，这一章深入介绍了CPU的组成、工作原理和运算方法，是理解计算机硬件运行基础的关键。学习者可以通过这一章掌握如何设计和分析计算机的数据处理和控制流程。