數據通路
數據通路:數據在功能部件之間傳送的路徑
中央處理器內部數據通路:運算器與各寄存器之間的傳送路徑
數據通路的功能:實現CPU內部的運算器與寄存器以及寄存器之間的數據交換
數據通路的基本結構
- CPU內部單總線方式。
將所有寄存器的輸入端和輸出端都連接到一條公共的通路上,結構比較簡單,但數據傳輸存在較多的衝突現象,性能較低。 - CPU內部三總線方式。
將所有寄存器的輸入端和輸出端都連接到多條公共的通路上,相比之下單總線中一個時鐘內只允許傳一一個數據, 指令執行效率很低,因此採用多總線方式,同時在多個總線上傳送不同數據,提高效率。 - (3)專用數據通路方式。根據指令執行過程中的數據和地址的流動方向安排連接線路,性能比較高,但硬件量大。
寄存器之間數據傳送
- PC ——Bus
- Bus——MAR
主存與CPU之間的數據傳送
- PC ——Bus——MAR
- 1——R
- MEM(MAR)——MDR
- MDR——Bus——IR
執行算術或邏輯運算
- Ad(IR)——Bus——MAR
- 1——R
- MEM——DB——MDR
- MDR——Bus——Y
- (ACC)+(Y)——Z
- Z——ACC
ALU是一個組合邏輯電路,其運算過程中必須保持兩個輸入端的內容變。又由於CPU內部採用單總線結構,爲了得到兩個不同的操作數,ALU的一個輸入端與總線相連,另一個輸入端需通過一個寄存器與總線相連。此外,ALU的輸出端也不能直接與內部總線相連,否其輸出又會通過總線反饋到輸入端,影響運算結果,故輸出端需通過個暫存器(用來暫存結果的寄存器)與總線相連。
取指週期:
- (PC)——MAR,Read
- M(MAR)——MDR
- MDR——IR
- (PC)+1——PC
間址週期:
- (R0)——MAR
- M(MAR)——MDR
- MDR——Y
執行週期:
- (R1)+(Y)——Z
- (Z)——MDR
- MDR——M(MAR)