一、CPU的结构

1. CPU的功能

CPU的功能：指令控制、操作控制、时间控制、处理中断、数据加工

1. 控制器的功能：取指令；分析指令；执行指令，发出各种操作命令；控制程序输入及结果输出；总线管理；处理异常情况和特殊情况
2. 运算器的功能：实现算术逻辑和运算逻辑

2. CPU结构框图

2. 指令周期的数据流

1. 执行周期数据流：不同指令的执行周期数据流不同

4. 影响指令流水线性能的因素

1. 结构相关：
   · 不同指令争用同一功能部件产生资源冲突
   · 解决方法：停顿（加入气泡），指令存储器和数据存储器分开（哈佛结构），指令预取技术（适用于访存周期短的，解决对内存资源访问的冲突）
2. 数据相关：不同指令因重叠操作，可能改变操作数的读/写访问顺序
   · 分类：写后读相关（RAW） 读后写相关（WAR） 写后写相关（WAW）
   · 解决方法：后推法，采用旁路技术（相关专用通路，前向通道）
3. 控制相关：由转移指令引起，造成转移损失

5. 流水线性能

1. INTR分散在各个中断源的接口电路中
2. INTR集中在CPU的中断系统内

中断判优逻辑

3. 中断服务程序入口地址的寻找

1. 硬件向量法
   · 向量地址形成部件：指出目前在所有申请中断的中断源中哪一个优先级最高。即通过向量地址形成地址找到中断服务程序的入口地址。
   · 中断服务程序的入口地址：中断服务程序的入口地址存放跳转指令；在内存单元中指定位置取回
   – 速度快，灵活性低
2. 软件查询法
   · 灵活性高：通过改变程序查询的顺序，改变中断服务程序的入口

4. 中断响应

响应中断的条件

允许中断触发器ENIT = 1

响应中断的时间

指令执行周期结束时刻由CPU发查询信

中断隐指令

1. 保护程序断点
   · 断点存于特定地址（0 地址）内
   · 断点进栈
2. 寻找服务程序入口地址
   · 向量地址 → PC（硬件向量法）
   · 中断识别程序入口地址M → PC（软件查询法）
3. 屏蔽字：0：不屏蔽，1：屏蔽
4. 程序断电存入“0”地址的断点保护