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鍥涚珷 鎸囦護緋葷粺
4.1 鎸囦護緋葷粺鐨勫彂灞曚笌鎬ц兘瑕佹眰
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4.2 鎸囦護鏍煎紡
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4.3 鎸囦護鍜屾暟鎹鐨勫誨潃鏂瑰紡
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4.4 鍫嗘爤瀵誨潃
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浜旂珷 涓澶澶勭悊鍣
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瑕佹帉鎻″悇涓瀵勫瓨鍣ㄧ殑浣滅敤錛氭寚浠ゅ瘎瀛樺櫒鏄鐢ㄦ潵淇濆瓨褰撳墠鎵ц岀殑涓鏉℃寚浠ゃ
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鍦板潃瀵勫瓨鍣錛氬湴鍧瀵勫瓨鍣ㄦ槸鐢ㄦ潵淇濆瓨褰撳墠CPU鎵璁塊棶鐨勫唴瀛樺崟鍏冪殑鍦板潃銆
鐘舵佹潯浠跺瘎瀛樺櫒錛氱姸鎬佹潯浠跺瘎瀛樺櫒淇濆瓨鐢辯畻鏈鎸囦護鍜岄昏緫鎸囦護榪愯屾垨嫻嬭瘯鐨勭粨鏋滃緩絝嬬殑鍚勭嶆潯浠剁爜鍐呭廣
緔鍔犲瘎瀛樺櫒錛氬綋榪愮畻鍣ㄧ殑綆楁湳閫昏緫鍗曞厓錛圓LU錛夋墽琛屽叏閮ㄧ畻鏈鍜岄昏緫榪愮畻鏃訛紝涓篈LU鎻愪緵涓涓宸ヤ綔鍖恆
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鏍規嵁璁捐℃柟娉曚笉鍚岋紝*浣滄帶鍒跺櫒鍙鍒嗕負緇勫悎閫昏緫鍨嬨佸瓨鍌ㄩ昏緫鍨嬨佺粍鍚堥昏緫涓庡瓨鍌ㄧ粨鍚堝瀷涓夌嶃
鎸囦護鍛ㄦ湡鏄鍙栧嚭騫舵墽琛屼竴鏉℃寚浠ょ殑鏃墮棿銆
鎸囦護鍛ㄦ湡甯稿父鐢ㄨ嫢騫蹭釜CPU鍛ㄦ湡鏉ヨ〃紺恆侰PU鍛ㄦ湡涔熺О鏈哄櫒鍛ㄦ湡銆 閫氬父鐢ㄥ唴瀛樹腑璇誨彇涓涓鎸囦護瀛楃殑鏈鐭鏃墮棿鏉ヨ勫畾CPU鍛ㄦ湡銆傝屼竴涓狢PU鍛ㄦ湡鏃墮棿鍙堝寘鍚鏈夎嫢騫蹭釜鏃墮挓鍛ㄦ湡銆傝佺悊瑙ｅ悇縐嶆寚浠ゆ墽琛岀殑涓嶅悓涔嬪勩
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鑱斿悎鎺у埗鏂瑰紡錛氭槸鍚屾ユ帶鍒舵柟寮忓拰寮傛ユ帶鍒剁浉緇撳悎鐨勬柟寮忋
5.4 寰紼嬪簭鎺у埗鍣
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鎺у埗閮ㄤ歡閫氳繃鎺у埗綰垮悜鎵ц岄儴浠跺彂鍑哄悇縐嶆帶鍒跺懡浠わ紝閫氬父鎶婅繖縐嶆帶鍒跺懡浠ゅ彨鍋氬井鍛戒護銆傝屾墽琛岄儴浠舵帴鍙楁墍鎵ц岀殑*浣滐紝鍙鍋氬井*浣溿
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鍦ㄦ満鍣ㄧ殑涓涓狢PU鍛ㄦ湡涓錛屼竴緇勫疄鐜頒竴瀹*浣滃姛鑳界殑寰鍛戒護鐨勭粍鍚堬紝鏋勬垚涓鏉″井鎸囦護銆
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寰紼嬪簭鎺у埗鍣ㄤ富瑕佺敱鎺у埗瀛樺偍鍣ㄣ佸井鎸囦護瀵勫瓨鍣ㄥ拰鍦板潃杞縐婚昏緫涓夊ぇ閮ㄥ垎緇勬垚錛屽叾涓寰鎸囦護瀵勫瓨鍣ㄥ垎涓哄井鍦板潃瀵勫瓨鍣ㄥ拰寰鍛戒護瀵勫瓨鍣ㄤ袱閮ㄥ垎緇勬垚銆
寰鎸囦護鍛ㄦ湡絳変簬璇誨嚭寰鎸囦護鐨勬椂闂村姞涓婃墽琛岃ユ潯鎸囦護鐨勬椂闂淬
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浜嗚В寰紼嬪簭璁捐＄殑浜斾釜鐩鏍囥
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寰鍦板潃鐨勫艦鎴愭柟娉曟湁錛氳℃暟鍣ㄦ柟寮忋佸為噺鏂瑰紡涓庢柇瀹氭柟寮忋佸氳礬杞縐繪柟寮忋
寰鎸囦護鐨勬牸寮忓ぇ浣撳垎鎴愪袱綾伙細姘村鉤鍨嬪井鎸囦護鍜屽瀭鐩村瀷寰鎸囦護銆
涓嬈¤兘瀹氫箟騫舵墽琛屽氫釜騫惰*浣滃井鍛戒護鐨勫井鎸囦護錛屽彨鍋氭按騫沖瀷寰鎸囦護銆
寰鎸囦護涓璁劇疆寰*浣滅爜瀛楁碉紝閲囩敤寰*浣滅爜緙栬瘧娉曪紝鐢卞井*浣滃弸瑙勫畾寰鎸囦護鐨勫姛鑳斤紝縐頒負鍨傜洿鍨嬪井鎸囦護銆
姘村鉤鍨嬪井鎸囦護涓庡瀭鐩村瀷鎸囦護鐨勬瘮杈冿細
1銆佹按騫沖瀷寰鎸囦護騫惰*浣滆兘鍔涘己錛屾晥鐜囬珮錛岀伒媧繪у己錛屽瀭鐩村瀷寰鎸囦護鍒欒緝宸銆
2銆佹按騫沖瀷寰鎸囦護鎵ц屼竴鏉′竴鏉℃寚浠ょ殑鏃墮棿鐭錛屽瀭鐩村瀷寰鎸囦護鎵ц屾椂闂撮暱銆
3銆佺敱姘村鉤鍨嬫寚浠よВ閲婃寚浠ょ殑寰紼嬪簭錛屽叿鏈夊井鎸囦護瀛楁瘮杈冮暱錛屼絾寰紼嬪簭鐭鐨勭壒鐐癸紝鑰屽瀭鐩村瀷寰鎸囦護鍒欑浉鍙嶏紝寰鎸囦護瀛楁瘮杈冪煭鑰屽井紼嬪簭闀褲
4銆佹按騫沖瀷鎸囦護鐢ㄦ埛闅句互鎺屾彙錛岃屽瀭鐩村瀷寰鎸囦護涓庢寚浠ゆ瘮杈冪浉浼礆紝鐩稿規潵璇達紝杈冨規槗鎺屾彙
鍏絝 緋葷粺鎬葷嚎
6.1 鍗曟満緋葷粺鐨勬葷嚎緇撴瀯
鎬葷嚎鏄鏋勬垚璁＄畻鏈虹郴緇熺殑楠ㄦ灦錛屾槸澶氫釜緋葷粺閮ㄤ歡涔嬮棿榪涜屾暟鎹浼犻佺殑鍏鍏遍氳礬銆
鎬葷嚎鐨勫垎綾繪湁鍐呴儴鎬葷嚎銆佺郴緇熸葷嚎銆佸氭満緋葷粺鎬葷嚎銆
鍚屼竴閮ㄤ歡濡侰PU鍐呴儴榪炴帴鍚勫瘎瀛樺櫒鍙婅繍綆楅儴浠朵箣闂寸殑鎬葷嚎錛岀О涓哄唴閮ㄦ葷嚎銆
鍚屼竴鍙拌＄畻鏈虹郴緇熺殑鍚勯儴浠訛紝濡侰PU銆佸唴瀛樸侀氶亾鍜屽悇綾籌/O鎺ュ彛闂翠簰鐩歌繛鎺ョ殑鎬葷嚎錛岀О涓虹郴緇熸葷嚎銆
澶氬彴澶勭悊鏈轟箣闂翠簰鐩歌繛鎺ョ殑鎬葷嚎錛岀О涓哄氭満鎬葷嚎銆
鎬葷嚎鐨勫洓涓鐗規э細鐗╃悊銆佸姛鑳姐佺數姘斻佹椂闂寸壒鎬с
鐩鍓嶅父鐢ㄧ殑鎬葷嚎鏍囧噯錛 ISA鎬葷嚎銆丒ISA鎬葷嚎銆丮CA錛堝井閫氶亾錛夋葷嚎銆
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6.2 鎬葷嚎鎺ュ彛
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6.3 鎬葷嚎鐨勬帶鍒跺拰閫氫俊
鏍規嵁鎬葷嚎鎺у埗閮ㄤ歡鐨勪綅緗錛屾帶鍒舵柟寮忓彲鍒嗘垚闆嗕腑寮忎笌鍒嗘暎寮忎袱綾匯傛葷嚎鎺у埗閫昏緫鍩烘湰闆嗕腑鍦ㄤ竴澶勭殑錛岀О涓洪泦涓寮忔葷嚎鎺у埗銆傛葷嚎鎺у埗閫昏緫鍒嗘暎鍦ㄦ葷嚎鍚勯儴浠朵腑鐨勶紝縐頒負鍒嗘暎寮忔葷嚎鎺у埗銆
闆嗕腑寮忔帶鍒舵槸涓昏侀噰鐢ㄧ殑鏂瑰紡銆傦紙1錛夐摼寮忔煡璇 錛2錛夎℃暟鍣ㄥ畾鏃舵煡璇㈡柟寮 錛3錛夌嫭絝嬭鋒眰鏂瑰紡銆
鎬葷嚎涓婄殑閫氫俊鏂瑰紡鏄瀹炵幇鎬葷嚎鎺у埗鍜屾暟鎹浼犻佺殑鎵嬫碉紝閫氬父鍒嗕負鍚屾ユ柟寮忓拰寮傛ユ柟寮忎袱縐嶃
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涓冪珷 澶栧洿璁懼
澶栧洿璁懼囩殑鍒掑垎鏍囧噯錛岄櫎浜嗕腑澶澶勭悊鏈哄拰鍐呭瓨涔嬪栥傝＄畻鏈虹郴緇熺殑姣忎竴閮ㄥ垎閮藉彲鐪嬩綔涓涓澶栧洿璁懼囨潵鐪嬪緟銆
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7.2 鏄劇ず璁懼
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闅忔満鎵鎻忔槸鎺у埗鐢靛瓙鏉熷湪CRT灞忓箷涓婇殢鏈虹殑榪愬姩錛屼粠鑰屼駭鐢熷浘褰㈠拰瀛楃︺
鍏夋爡鎵鎻忓垎涓洪愯屾壂鎻忋侀殧琛屾壂鎻忋
鍥懼艦鏄劇ず鍣ㄥ垎涓洪殢鏈烘壂鎻忓浘褰㈡樉紺哄櫒銆佸瓨鍌ㄧ＄悊鍥懼艦鏄劇ず鍣ㄣ佸厜鏍呮壂鎻忓浘褰㈡樉紺哄櫒銆
鍖哄垎涓昏傚浘璞°佸㈣傚浘璞°
7.3 鎵撳嵃璁懼
鏍規嵁鍗板瓧鍘熺悊錛屽垎涓哄嚮鎵撳紡鍜岄潪鍑繪墦涓ゅぇ綾匯
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涓茶岄拡寮忔墦鍗版満鏈夊崟鍚戞墦鍗板拰鍙屽悜鎵撳嵃涓ょ嶃
7.4 杈撳叆璁懼
杈撳叆璁懼囧垎涓哄浘褰㈣緭鍏ャ佸浘璞¤緭鍏ャ佸０闊寵緭鍏ャ
鍥懼艦杈撳叆鏈夐敭鐩樿緭鍏ャ佸厜絎旇緭鍏ャ佸浘褰㈡澘鍜屾父鏍囪緭鍏ャ
鍥捐薄杈撳叆鏈夋憚璞′華銆佸浘鏂囨壂鎻忎華銆
璇闊寵緭鍏ワ細濡傞害鍏嬮庛
7.5 紜鐩樻帶鍒跺櫒
鎵璋撯滅佽〃闈㈠瓨鍌ㄢ濇槸鐢ㄦ煇浜涚佹ф潗鏂欒杽鍚勫湴娑傚湪閲戝睘閾濇垨濉戞枡琛ㄩ潰浣滆澆紓佷綋鏉ュ瓨鍌ㄤ俊鎮銆傜‖鐩樼殑璁板綍鏂瑰紡鍒嗕負褰掗浂鍒訛紙RZ錛夛紝涓嶅綊闆跺埗錛圢RZ錛夈佽皟鐩稿埗錛圥M錛夊拰璋冮戝埗錛團M錛
紓佺洏瀛樺偍鐨勪富瑕佹寚鏍囨湁錛氬瓨鍌ㄥ瘑搴︺佸瓨鍌ㄥ歸噺銆佸瓨鍙栨椂闂村強鏁版嵁浼犺緭鐜囥
7.6 杞鐩樻帶鍒跺櫒
杞紓佺洏瀛樺偍鍣ㄧ敱杞鐩橀┍鍔ㄥ櫒銆佽蔣鐩樻帶鍒跺櫒銆佽蔣紓佺洏鐗囦笁澶ч儴鍒嗙粍鎴愩
7.8 澶氬獟浣撴妧鏈
澶氬獟浣撴妧鏈鐨勪笁涓鐗圭偣錛
1銆佷俊鎮褰㈠紡鐨勫氭牱鎬с
2銆佸氱嶅艦寮忎俊鎮鐨勭患鍚堜笌闆嗘垚澶勭悊銆
3銆佸氬獟浣撴妧鏈鐨勪氦浜掓с
鍏絝 杈撳叆杈撳嚭緋葷粺
璁＄畻鏈虹殑杈撳叆杈撳嚭緋葷粺綆縐頒負I/O緋葷粺錛屽畠鍖呮嫭I/O鎺ュ彛銆両/O綆＄悊閮ㄤ歡鍙婃湁鍏寵蔣浠躲
8.1 澶栧洿璁懼囩殑瀹氭椂鏂瑰紡涓庝俊鎮浜ゆ崲鏂瑰紡
瀵逛簬涓嶅悓鐨勫栧洿璁懼囷紝鏈変笅鍒椾笁縐嶆儏鍐碉細
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瀵逛簬姝ょ被璁懼囷紝CPU鍙瑕佹帴鏀舵垨鍙戦佹暟鎹灝卞彲浠ヤ簡銆
2銆佹參閫熸垨涓閫熺殑澶栧洿璁懼
CPU涓庤繖綾昏懼囦箣闂寸殑鏁版嵁浜ゆ崲閫氬父閲囩敤寮傛ュ畾鏃舵柟寮忋
3銆侀珮閫熺殑澶栧洿璁懼
鐢變簬榪欑被璁懼囨槸浠ョ浉絳夌殑鏃墮棿闂撮殧鎿嶄綔鐨勶紝鑰孋PU涔熸槸浠ョ瓑闂撮殧鐨勯熺巼鎵ц岃緭鍏ヨ緭鍑烘寚浠ょ殑錛屽洜姝わ紝榪欑嶆柟寮忓彨鍋氬悓姝ュ畾鏃舵柟寮忋
淇℃伅浜ゆ崲鏂瑰紡錛1銆佺▼搴忔煡璇㈡柟寮 2銆佺▼搴忎腑鏂鏂瑰紡 3銆佺洿鎺ュ唴瀛樿塊棶錛圖MA錛夋柟寮 4銆侀氶亾鏂瑰紡 5銆佸栧洿澶勭悊鏈烘柟寮忋
8.2 紼嬪簭鏌ヨ㈡柟寮
榪欑嶆柟寮忓張縐頒負紼嬪簭鎺у埗I/O鏂瑰紡銆傝繖縐嶆柟寮忔瘮杈冪粡嫻庛佸彧闇寰堝皯鐨勭‖浠躲佸湪寰鍨嬫満涓鏉ュ疄鐜頒綆閫熻懼囩殑杈撳叆杈撳嚭綆＄悊銆
澶栧洿璁懼囨湁涓ょ嶄笉鍚岀殑緙栧潃鏂規硶錛氱粺涓緙栧潃娉曞拰鍗曠嫭緙栧潃娉曘
緇熶竴緙栧潃娉曪細鏄鎸囪緭鍏/杈撳嚭璁懼囦腑鐨勬帶鍒跺瘎瀛樺櫒銆佹暟鎹瀵勫瓨鍣ㄣ佺姸鎬佸瘎瀛樺櫒絳変篃鍜屽唴瀛樺崟鍏冧竴鏍風湅寰咃紝灝嗗畠浠鍜屽唴瀛樺崟鍏冭仈鍚堝湪涓璧風紪鎺掑湴鍧銆
紼嬪簭鏌ヨ㈡柟寮忕殑鎺ュ彛鐢佃礬搴斿寘鎷濡備笅閮ㄥ垎錛氳懼囬夋嫨鐢佃礬銆佹暟鎹緙撳啿瀵勫瓨鍣ㄣ佽懼囩姸鎬佷綅錛堟爣蹇楋級
8.3 紼嬪簭涓鏂鏂瑰紡
涓鏂鏂瑰紡鐗瑰埆閫傚悎浜庨殢鏈哄嚭鐜扮殑鏈嶅姟銆
鏍規嵁璁＄畻鏈虹郴緇熷逛腑鏂澶勭悊鐨勭瓥鐣ヤ笉鍚岋紝鍙鍒嗗崟綰т腑鏂緋葷粺鍜屽氱駭涓鏂緋葷粺銆傚崟綰т腑鏂緋葷粺鏄涓鏂緇撴瀯涓鏈鍩烘湰鐨勫艦寮忋
鐢變簬瀛樺偍鍣ㄧ殑鍦板潃鐮佹槸涓涓插竷灝旈噺鐨勫簭鍒楋紝鍥犳ゅ父甯告妸鍦板潃鐮佺О涓哄悜閲忓湴鍧銆
澶氱駭涓鏂緋葷粺鏄鎸囪＄畻鏈虹郴緇熶腑鏈夌浉褰撳氱殑涓鏂婧愩傚氱駭涓鏂鍙堝彲鍒嗕負涓緇村氱駭涓鏂鍜屼簩緇村氱駭涓鏂銆
8.4 DMA鏂瑰紡
鐩存帴鍐呭瓨璁塊棶錛圖MA錛夋柟寮忥紝鏄涓縐嶅畬鍏ㄧ敱紜浠舵墽琛孖/O浜ゆ崲鐨勫伐浣滄柟寮忋傚湪榪欑嶆柟寮忎腑錛孌MA鎺у埗鍣ㄤ粠CPU瀹屽叏鎺ョ″規葷嚎鐨勬帶鍒訛紝鏁版嵁浜ゆ崲涓嶇粡榪嘋PU錛岃岀洿鎺ュ湪鍐呭瓨鍜孖/O璁懼囦箣闂磋繘琛屻傚叾涓昏佷紭鐐規槸閫熷害蹇錛岀己鐐規槸紜浠剁嚎璺姣旇緝澶嶆潅銆
DMA浼犻佹柟寮忥細1銆佸仠姝CPU璁塊棶鍐呭瓨 2銆佸懆鏈熸尓鐢 3銆丏MA涓嶤PU浜ゆ浛璁垮唴銆
DMA鎺у埗鍣錛屽疄闄呬笂鏄閲囩敤DMA鏂瑰紡鐨勫栧洿璁懼囦笌緋葷粺鎬葷嚎涔嬮棿鐨勬帴鍙ｇ數璺銆傝繖涓鎺ュ彛鐢佃礬鏄鍦ㄤ腑鏂鎺ュ彛鐨勫熀紜涓婂啀鍔燚MA鏈烘瀯緇勬垚銆備範鎯涓婂皢DMA鏂瑰紡鐨勬帴鍙ｇ數璺縐頒負 DMA 鎺у埗鍣ㄣ
DMA鎺у埗鍣ㄧ殑鍩烘湰緇勬垚錛 1銆佸唴瀛樺湴鍧璁℃暟鍣 2銆佸瓧璁℃暟鍣 3銆佹暟鎹緙撳啿瀵勫瓨鍣 4銆 鈥淒MA璇鋒眰鈥濇爣蹇 5銆 鈥滄帶鍒/鐘舵佲滈昏緫 6銆 涓鏂鏈烘瀯
DMA鐨勬暟鎹鍧椾紶閫佽繃紼嬪垎涓轟笁涓闃舵碉細浼犻佸墠棰勫勭悊錛涙ｅ紡浼犻侊紱浼犻佸悗澶勭悊銆
DMA 鎺у埗鍣ㄦ湁錛 閫夋嫨鍨 鍜 澶氳礬鍨
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DMA 鎺у埗鍣ㄧ殑鍑虹幇宸茬粡鍑忚交浜咰PU瀵規暟鎹杈撳叆杈撳嚭鐨勬帶鍒訛紝浣垮緱CPU鐨勬晥鐜囨湁浜嗘樉钁楃殑鎻愰珮錛岃岄氶亾鐨勫嚭鐜板垯榪涗竴姝ユ彁楂樹簡CPU鐨勬晥鐜囥傝繖鏄鍥犱負閫氶亾鏄涓涓鐗規畩璀︽儠澶勭悊錛屽畠鏈夎嚜宸辯殑鎸囦護鍜岀▼搴忎笓闂ㄨ礋璐ｆ暟鎹杈撳叆杈撳嚭鐨勪紶杈撴帶鍒訛紝鑰孋PU灝嗏滀紶杈撴帶鍒垛濈殑鍔熻兘涓嬫斁緇欓氶亾鍚庡彧璐熻矗鈥滄暟鎹澶勭悊鈥濆姛鑳姐
閫氶亾鐨勫熀鏈鍔熻兘鏄鎵ц岄氶亾鎸囦護錛岀粍緇囧栧洿璁懼囧拰鍐呭瓨榪涜屾暟鎹浼犺緭錛屾寜I/O鎸囦護瑕佹眰鍚鍔ㄥ栧洿璁懼囷紝鍚慍PU鎶ュ憡涓鏂銆
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② 高手請進，關於操作系統的進程
時間和空間不是一個概念！什麼叫做同時啊？？你的思維邏輯有點亂啊！
下面是復制的有關CPU的一些概念自己看吧！看完了就解決你的問題了!
5．1 CPU的功能和組成
5．1．1 CPU的功能
使用CPU可以自動完成取出指令和執行指令的任務。
CPU的基本功能：
指令控制：程序的順序控制，稱為指令控制。
操作控制：管理並產生由內存取出的每條指令的操作信號，把各種操作信號送往相應的部件，從而控制這些部件按指令的要求進行動作。
時間控制：對各種操作實施時間上的定時，稱為時間控制。
數據加工：所謂數據加工，就是對數據進行算術運算和邏輯運算處理。
5．1．2 CPU的基本組成
傳統CPU的組成：運算器、控制器。（在諾曼機的定義中）
現代的CPU的基本部分有：運算器、Cache和控制器。
控制器的組成：程序計數器、指令寄存器、指令解碼器、時序產生器和操作控制器。控制器的主要功能：
1) 從內存中取出一條指令，並指出下一條指令在內存中的位置。
2) 對指令進行解碼或測試，並產生相應的操作控制信號，以便啟動規定的動作。
指揮並控制CPU、內存和輸入／輸出設備之間數據流動的方向。
運算器的組成：算術邏輯單元（ALU）、累加寄存器、數據緩沖寄存器和狀態條件寄存器。運算器的主要功能：
1) 執行所有的算術運算。
2) 執行所有的邏輯運算，並進行邏輯測試。
這一章的主要內容是對控制器的講解。
5．1．3 CPU中的主要寄存器
CPU中最基本的六類寄存器：指令寄存器（IR）、程序計數器（PC）、地址寄存器（AR）、緩沖寄存器（DR）、累加寄存器（AC）、狀態條件寄存器（PSW）。
5．1．4 CPU操作控制器與時序產生器
操作控制器可分為：
硬布線控制器，它是採用組合邏輯技術來實現的；
微程序控制器，它是採用存儲邏輯來實現的；
門陣列控制器，它是吸收前兩種的設計思想來實現的。
本章重點介紹微程序控制器，因為這種控制方式較為靈活。
5．2 指令周期
5．2．1 指令周期的基本概念
存儲器中指令和數據的區分，使用的是指令周期的方法。
指令周期是取出並執行一條指令的時間，由於各種指令的操作功能不同，有的簡單，有的復雜，因此各種指令的指令周期是不盡相同的。
指令周期常常用若干個CPU周期數來表示，CPU周期也稱為機器周期。通常用內存中讀取一個指令字的最短時間來規定CPU周期。
一個CPU周期時間又包含有若干個時鍾周期。
通常情況下，取出和執行任何一條指令所需的最短時間為兩個CPU周期。
5．2．2 CLA指令的指令周期
CLA指令是一個非訪內指令，需要兩個CPU周期，其中取指令階段需要一個CPU周期，執行指令階段需要一個CPU周期。
在第—個CPU周期，即取指令階段，CPU完成三件事：(1)從內存取出指令；(2)對程序計數器PC加1，以便為取下一條指令做好准備；(3)對指令操作碼進行解碼或測試，以便確定進行什麼操作。
在第二個CPU周期，即執行指令階段，CPU根據對指令操作碼的解碼或測試，進行指令所要求的操作。
具體描述見P158～P159。
5．2．3 ADD指令的指令周期
ADD指令是一條訪問內存取數並執行加法的指令，它由三個CPU周期組成，第一個是取指令周期；第二個CPU周期將操作數的地址送往地址寄存器並完成地址解碼，在第三個CPU周期中從內存取出操作數並執行相加的操作。
5．2．4 STA指令的指令周期
第一個CPU周期為取指令、解碼階段，第二個CPU周期為送操作數地址，第三個CPU周期是送操作數和執行寫操作階段。
5．2．5 NOP指令和JMP指令的指令周期
NOP指令在第二CPU周期中不發出任何控制信號。
JMP指令是一個程序控制指令，它在第二CPU周期中只是改變了PC的內容。
5．2．6 用方框圖語言表示指令周期
公操作的概念：是指一條指今執行完畢後，CPU所開始進行的一些操作，這些操作正要是CPU對外設請求的處理，如中斷處理、通道處理等。
方框圖的畫法是一項較為重要的內容，見例1。
5．3 時序產生器和控制方式
5．3．1 時序信號的作用和體制
對時序信號的理解，CPU的時間表。
CPU識別指令和數據的方法：從時間上來說，取指令事件發生在指令周期的第一個CPU周期中，即發生在「取指令」階段，而取數據事件發生在指令周期的後面幾個CPU周期中，即發生在「執行指令」階段。從空間上來說，如果取出的代碼是指令，那麼一定送往指令寄存器，如果取出的代碼是數據，那麼一定送往運算器。這個方法體現了時序控制的重要性。
對電位－脈沖制的理解：脈沖到達之前，電平信號必須要穩定。
硬布線控制器中，時序信號往往採用主狀態周期－節拍電位－節拍脈沖三級體制。—個節拍電位表示一個CPU周期的時間，它表示了一個較大的時間單位；在一個節拍電位中又包含若干個節拍脈沖，以表示較小的時間單位；而主狀態周期可包含若干個節拍電位，所以它是最大的時間單位。
在微程序控制器中，時序信號比較簡單，一般採用電位－節拍脈沖二級體制。就是說，它只有一個節拍電位，在節拍電位中又包含若干個節拍脈沖（時鍾周期）。節拍電位表示一個CPU周期的時間，而節拍脈沖把一個CPU周期劃分成幾個較小的時間間隔。
5．3．2 時序信號產生器
微程序控制器中使用的時序信號產生器由：時鍾源、環形脈沖發生器、節拍脈沖和讀寫時序解碼邏輯、啟停控制邏輯等部分組成。
5．3．3 控制方式
形成控制不同操作序列的時序信號的方法，稱為控制器的控制方式。常用的有同步控制、非同步控制、聯合控制三種方式。
同步控制方式：在任何情況下，已定的指令在執行時所需的機器周期數和時鍾周期數都固定不變。
非同步控制方式：每條指令、每個操作控制信號需要多少時間就佔用多少時間。
聯合控制方式：同步控制和非同步控制的結合，有兩種情況。一種情況是，大部分操作序列安排在固定的機器周期中，對某些時間難以確定的操作則以執行部件的「回答」信號作為本次操作的結束。另一種情況是，機器周期的節拍脈沖數固定，但是各條指令周期的機器周期數不固定。
5．4 微程序控制器
優點：微程序控制器同組合邏輯控制器相比較，具有規整性、靈活性、可維護性等一系列優點，因而在計算機設計中逐漸取代了早期採用的組合邏輯控制器，並已被廣泛地應用。
基本思想：微程序設計技術是利用軟體方法來設計硬體的一門技術。即仿照通常的解題程序的方法，把操作控制信號編成所謂的「微指令」，存放到一個只讀存儲器里。當機器運行時，一條又—條地讀出這些微指令，從而產生全機所需要的各種操作控制信號，使相應部件執行所規定的操作。
5．4．1 微命令和微操作
控制部件與執行部件之間聯系的方法：
控制部件與執行部件的一種聯系，就是通過控制線。控制部件通過控制線向執行部件發出各種控制命令，通常把這種控制命令叫做微命令，而執行部件接受微命令後所進行的操作，叫做微操作。
控制部件與執行部件之間的另一種聯系是反饋信息。執行部件通過反饋線向控制部件反映操作情況，以便使控制部件根據執行部件的「狀態」來下達新的微命令，這也叫做「狀態測試」。
微操作在執行部件中是最基本的操作。微操作可分為兩種：
相容性的微操作，是指在同時或同一個CPU周期內可以並行執行的微操作；
相斥性的微操作，是指不能在同時或不能在同一個CPU周期內並行執行的微操作。
5．4．2 微指令和微程序
在機器的一個CPU周期中，一組實現一定操作功能的微命令的組合，構成一條微指令。一般由操作控制和順序控制兩大部分組成。
一條機器指令的功能是用許多條微指令組成的序列來實現的，這個微指令序列通常叫做微程序。
5．4．3 微程序控制器原理框圖
微程序控制器原理框圖如圖5.24所示。
它主要由：
控制存儲器：用來存放實現全部指令系統的微程序，它是一種只讀型存儲器。要求速度快，讀出周期短。
微指令寄存器：微指令寄存器用來存放由控制存儲器讀出的一條微指令信息，分為微地址寄存器和微命令寄存器兩個部分。其中微地址寄存器決定將要訪問的下一條微指令的地址，微命令寄存器則保存一條微指令的操作控制欄位和判別測試欄位的信息。
地址轉移邏輯：地址轉移邏輯就承擔自動完成修改微地址的任務。
5．4．4 微程序舉例
注意微指令的劃分，微命令的執行。
5．4．5 CPU周期與微指令周期的關系
在串列方式的微程序控制器中，微指令周期等於讀出微指令的時間加上執行該條微指令的時間。一般來講，一個微指令周期時間設計得恰好和CPU周期時間相等。
5．4．6 機器指令與微指令的關系
1） 一條機器指令對應一個微程序，這個微程序是由若干條微指令序列組成的。因此，一條機器指令的功能是由若干條微指令組成的序列來實現的。簡言之，一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令來完成，由微指令進行解釋和執行。
2） 從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對應關系來看，前者與內存儲器有關，後者與控制存儲器有關。與此相關，也有相對應的硬設備。
3）每一個CPU周期就對應一條微指令。
5．5 微程序設計技術
微程序設計的關鍵是如何確定微指令的結構。
5．5．1 微指令編碼
直接表示法：特點是操作控制宇段中的每一位代表一個微命令。這種方法的優點是簡單直觀，其輸出直接用於控制。缺點是微指令字較長，因而使控制存儲器容量較大。
編碼表示法：編碼表示法是把一組相斥性的微命令信號組成一個小組（即一個欄位），然後通過小組（欄位）解碼器對每一個微命令信號進行解碼，解碼輸出作為操作控制信號。優點是可以用較小的二進制信息位表示較多的微命令信號，可使微指令字大大縮短。缺點是微程序的執行速度稍稍減慢。
混合表示法：這種方法是把直接表示法與欄位編碼法混合使用，以便能綜合考慮微指令字長、靈活性和執行微程序速度等方面的要求。
5．5．2 微地址形成的方法
產生後繼地址的方法有兩種：
計數器法方式：這種方法同用程序計數器來產生機器指令地址的方法相類似。計數器方式的基本特點是：微指令的順序控制欄位較短，微地址產生機構簡單。但是多路並行轉移功能較弱，速度較慢，靈活性較差。
多路轉移方式：一條微指令具有多個轉移分支的能力稱為多路轉移。多路轉移方式的特點是：能以較短的順序控制欄位配合，實現多路並行轉移，靈活性好，速度較快，但轉移地址邏輯需要用組合邏輯方法設計。
5．5．3 微指令格式
水平型微指令：一次能定義並執行多個並行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令。
垂直型微指令：微指令中設置微操作碼欄位，採用微操作碼編譯法，內微操作碼規定微指令的功能，稱為垂直型微指令。垂直型微指令的結構類似於機器指令的結構。
比較：
水平型微指令並行操作能力強，效率高，靈活性強。垂直型微指令則較差。
水平型微指令執行一條指令的時間短，垂直型微指令執行時間長。
由水平型微指令解釋指令的微程序，具有微指令字比較長，但微程序短的特點。垂直型微指令則相反，微指令字比較短而微程序長。
水平型微指令用戶難以掌握，而垂直型微指令與指令比較相似，相對來說，比較容易掌握。
5．5．4 動態微程序設計
對應於一台計算機的機器指令只有一組微程序，而且這一組微程序設計好之後，一般無需改變而且也不好改變，這種微程序設計技術稱為靜態微程序設計。
通過改變微指令和微程序來改變機器的指令系統，這種微程序設計技術稱為動態微程序設計。
5．6 硬布線控制器
硬布線控制器是一種由門電路和觸發器構成的復雜樹形網路。
硬布線控制器是早期設計計算機的一種方法，但是隨著新一代機器及VLSI技術的發展，硬布線邏輯設計思想又得到了重視。
與微程序控制相比，硬布線控制的速度較快。其原因是微程序控制中每條微指令都要從控存中讀取一次，影響了速度，而硬布線控制主要取決於電路延遲。因此，近年來在某些超高速新型計算機結構中，又選用了硬布線控制，或與微程序控制器混合使用。
5．7 傳統CPU
5．7．1 M68000 CPU
為一典型的單匯流排結構的微處理器。M6800的主存和外設是統一編址的。
5．7．2 Intel 8088 CPU
產生於8086之後，被設計成准16位結構，為了和早期的8085兼容。
5．7．3 IBM 370系列CPU
使用了定點運算和浮點運算兩種部件。
5．7．4 Intel 80486 CPU
使用了流水線技術。
5．8 流水CPU
5．8．1 並行處理技術
標準的馮·諾依曼體系結構，採用的是串列處理，即一個時刻只能進行一個操作。
並行性的兩種含義：
同時性：兩個以上事件在同一時刻發生。如多機系統中，同一時刻多個進程在運行。
並發行：兩個以上事件在同一間隔內發生。如並發程序，某一時刻CPU中只有一個進程在運行，而在一個時間段內，多個進程同時運行。
並行性的三種形式：
時間並行：即使用流水處理部件，時間重疊。
空間並行：設置重復資源，同時工作。
時間並行＋空間並行：時間重疊和資源重復的綜合應用。
5．8．2 流水CPU的結構
流水CPU的組成：指令部件，指令隊列，執行部件。
執行段的速度匹配問題的解決：
將執行部件分為定點執行部件和浮點執行部件兩個可並行執行的部分，分別處理定點運算指令和浮點運算指令；
在浮點執行部件中，又有浮點加法部件和浮點乘／除部件，它們也可以同時執行不同的指令；
浮點運算部件都以流水線方式工作。
標量流水計算機：只有一條指令流水線。
超標量流水計算機：具有兩條以上的指令流水線。
常見的流水線形式：指令流水線、算術流水線、處理機流水線。
5．8．3 流水線中的主要問題
資源相關：指多條指令進入流水線後在同一機器時鍾周期內爭用同一個功能部件所發生的沖突。
解決方法：指令推遲執行，或是設置重復資源。
數據相關：在一個程序中，如果必須等前一條指令執行完畢後，才能執行後一條指令，這兩條指令就是數據相關。
解決方法：定向傳送技術。
控制相關：當執行轉移指令時，根據轉移條件是否發生來控制指令的執行順序。
解決方法：延遲轉移法、轉移預測法。
5．8．4 奔騰CPU
主要掌握其超標量流水線、指令Cache和數據Cache、浮點單元、轉移預測四個方面的特性。
5．9 RISC CPU
5．9．1 RISC機器的特點
RISC的三個基本要素：
有限、簡單的指令集
CPU配備大量的通用寄存器
強調對指令流水線的優化
RISC機器的特徵：
使用等長指令。
定址方式少，絕不出現存儲器間接定址。
只有取數、存數指令訪問存儲器。指令中最多出現RS型指令，絕不出現SS型指令。
指令集中指令數一般少於100條，指令格式少於4種。
指令功能簡單，控制器多採用硬布線方式。
大部分指令在一個機器周期內完成。
CPU中通用寄存器數量相當多。
強調通用寄存器和流水線的優化使用。
—般用高級語言編程，特別重視編譯優化工作。以減少程序執行時間。
CISC與RISC的比較見表5.6。
5．9．2 RISC CPU實例
5．10 多媒體CPU
5．10．1 多媒體技術的主要問題
圖像與聲音的壓縮技術
適應多媒體技術的軟體技術
計算機系統結構方面的技術
5．10．2 MMX技術
MMX指令是一種SIMD並行處理指令，其先進性主要體現在：
SIMD結構
飽和運算方式
積和運算方式
比較指令
轉換指令
5．10．3 動態執行技術
動態執行技術就是通過預測程序流來調整指令的執行，並且分析程序的數據流來選擇指令執行的最佳順序。
實現動態執行的關鍵是使用一個指令緩沖池以開辟一個較長的指令窗口，以便允許執行單元能在一個較大的范圍內調遣和執行已解碼過的程序指令流。