Chapter5: CPU 基础——处理单元与指令集

"计算机组成与结构体系英文课件的第五章主要讲解了基本处理单元的相关概念，包括处理器的基本功能、指令集、硬件组件、指令的获取和执行步骤、控制信号、硬连线控制以及CISC（复杂指令集计算）风格的处理器。文档中详细介绍了处理单元中的基础概念，如处理单元的作用、指令集处理器（CPU）、用户可见寄存器的分类，如通用寄存器和地址寄存器等。" 在计算机科学中，基本处理单元（Basic Processing Unit，BPU）是计算机硬件的核心部分，负责执行存储在内存中的程序指令。这一章节主要围绕以下几个方面展开： 1. **基本概念**：处理单元是计算机的心脏，它从内存中逐条读取指令，对其进行解码并执行。这个过程包括了指令的获取、解码和执行三个主要步骤。 2. **指令集处理器（CPU）**：CPU是计算机的中央处理单元，执行机器语言编写的指令，通过这些指令，CPU可以完成各种计算和数据处理任务。 3. **用户可见寄存器**：用户可见寄存器是处理器中可以直接在机器语言中引用的寄存器，它们分为两类：通用寄存器和地址寄存器。通用寄存器可以用于存储数据，不参与地址计算；而地址寄存器如段指针，在分段地址系统中用于存储内存段的起始地址。 4. **寄存器组织**：处理器中的寄存器组织至关重要，它们提高了数据处理速度，因为与内存相比，寄存器的访问速度要快得多。例如，数据寄存器用于临时存储计算中的数据，而地址寄存器则用于定位内存中的数据。 5. **控制信号**：控制信号是CPU内部用来协调各个部件操作的信号，它们决定了指令执行的时序和流程。 6. **硬连线控制**：硬连线控制是指控制逻辑是通过硬件电路实现的，这种设计方法通常效率高但灵活性较差。 7. **CISC风格处理器**：CISC架构的处理器特点是拥有丰富的指令集，可以执行复杂的操作，但通常指令长度不固定，导致处理器设计复杂。 这一章的学习将帮助读者理解计算机处理单元的基础工作原理，以及不同类型的寄存器如何协同工作以实现指令的执行。深入理解这些概念对于学习计算机体系结构和系统设计至关重要。