04-Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（上）

一、04-Minisys-1单周期CPU的数据通路设计（上）（1）

本节主要内容

1、CPU功能、结构与原理
2、单周期数据通路设计

1.CPU的基本功能

1. 指令控制——控制指令执行顺序
2. 操作控制——根据指令的功能 ，产生相应的控制信号
3. 时序控制——对各种操作进行时间上的控制
4. 数据加工——对数据进行算术/逻辑运算或其他处理
5. 端口访问——对来自存储器或I/O端口的数据进行访问
6. 中断处理——处理运行过程中的异常情况

2.计算机的基本结构

主要为冯诺依曼结构，五大部件组成，运算、控制、存储、输入、输出。

3.CPU的基本结构

处理器(CPU)：实现指令集架构中的指令
数据通路：处理器的一部分，包含了完成处理器所要求的操作所必须的硬件(“the brawn”->处理器肌肉)
控制：处理器的一部分(也在硬件中)用以告诉数据通路需要做什么(“the brain”)

4.CPU执行指令的过程

1. 取指
   根据程序计数器( PC )从内存中取指令，PC的值为该指令在内存中存放的地址
2. 计算PC的值
   能自动计算PC的值以确定下一条指令的地址
3. 译码
   对指令操作码进行解析，产生控制信号来控制指令进行相应的操作
4. 取操作数
   根据指令字段的内容选择从存储器读取数据或直接从寄存器取数
5. 算术/逻辑运算
   根据译码结果进行算术/逻辑运算或者计算操作数的地址
6. 结果写回
   根据指令的要求对运算(处理)后的数据进行写回操作，如写存