[計算機概論]課程參與PART4

中央處理器 central processing unit (CPU),簡稱 處理器 processor



CPU:

│算術/邏輯單元 arithmetic / logic unit (ALU):包含執行資料處理的電路

│控制單元 control unit (CU):包含協調機器動作的電路

↓

暫存器 register:

特定用途暫存器 special-purpose registers

通用暫存器 general-purpose registers <= 算術/邏輯單元電路



快取記憶體 cache memory (高速記憶體的一部分):

常與CPU本身一起,嘗試保留最近常用之main memory的copy

=> 暫存器與cache memory間傳送



儲存程式概念 stored-program concept:將電腦程式儲存於main memory



機器語言 machine language:指令集 + 編碼系統 → 機器指令 machine instruction



精簡指令集電腦 reduced instruction set computer (RISC):

=> 有效率,快速 (CPU應執行最起碼的機器指令集)



複雜指令集電腦 complex instruction set computer (CISC):

=> (CPU較複雜使程式撰寫變簡單)



機器指令清單:

資料傳送: X傳送 transfer, 搬移 move => ˇ拷貝 copy, 複製 clone

記憶單元填入暫存器:LOAD

暫存器移至記憶單元:STORE

輸出入指令

算術/邏輯:

移位 SHIFT (直接把邊位元捨棄),

迴轉 ROTATE (迴填到另一邊)



控制: 導引程式的執行組成



JUMP (或BRANCH):

非條件跳躍

條件跳躍



控制單元:

程式計數器 program counter:

紀錄程式目前執行的位置

紀錄下一個要執行的指令的位址

指令暫存器 instruction register:儲存正被執行的指令



機器週期:提取 fetch, 解碼 decode, 執行 execute



機器指令的編碼:

運算碼 op-code:其位元圖樣表指令要執行的基本運算

運算元 operand:其位元圖樣表提供此運算的詳細資訊



運算碼:



1 (LOAD) ex:1 4 A 3 (A3內容→4)



2 (LOAD) ex:2 0 A 3 (A3值→0)



3 (STORE) ex:3 5 B 1 (5內容→B1)



4 (MOVE) ex:4 0 A 4 (A內容copy→後4)



5 (ADD) ex:5 7 2 6 (2,6相加→7)



6 (ADD) ex:6 3 4 E (4,E以浮點式相加→3)



7 (OR) ex:7 C B 4 (B,4作OR運算→C)



8 (AND) ex:8 0 4 5 (4,5作AND運算→0)



9 (EXCLUSIVE OR) ex:9 5 F 3 (F,3作XOR運算→5)



A (ROTATE) ex:A 4 0 3 (4內容向右迴轉3次)



B (JUMP) ex:B 4 3 C 是先比較暫存器,否則執行下一位址的指令



C (HALT) ex:C 0 0 0 將使程式停止執行