CPU工作原理详解：指令流程与运算方法要点

本章主要概述了计算机中央处理器（CPU）的工作原理和指令执行流程，这是计算机体系结构中的核心内容。首先，CPU的主要功能被定义为执行存储在主存储器中的机器指令，它由控制器和运算器两大部分构成。在理解CPU组成时，关键组成部分包括算术逻辑运算部件（ALU）、一组寄存器如指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、程序状态字寄存器（PSW）、存储器地址寄存器（MAR）等，以及它们之间的连接方式和数据传输路径。 章节的重点集中在CPU的基本组成上，特别是ALU的输入输出方式、寄存器的作用以及与主存储器和输入输出设备的连接。理解这些组件如何协同工作是设计指令流程的基础。指令流程涉及指令的读取、解码、执行过程，特别是不同寻址方式的理解，如源地址和目的地址的识别，以及操作码的应用。 在运算方法部分，学习者需掌握补码定点加减运算、移位操作，以及无符号整数的一位乘法和除法，这些都是本章的难点。浮点加减运算、十进制加法运算和浮点乘除运算也是重要内容，尽管可能不是最基础的部分，但对于深入理解计算机内部计算机制至关重要。 此外，章节还涵盖了CPU模型的构成、数据通路的设计、时序控制方式、指令的执行过程以及微程序控制器的工作原理。学习目标包括理解全加器的逻辑结构，掌握不同类型的算术逻辑单元功能，以及模型机的微命令控制和微指令编码方式。 总结来说，本章的核心知识点包括CPU的硬件架构、指令处理流程、运算方法和控制技术，其中补码运算和无符号整数乘除是技术难点。通过学习这些内容，学生将能够建立对计算机工作原理的深入理解，为后续的编程和系统设计打下坚实基础。