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在計算機體系結(jié)構(gòu)中,CPU 是對計算機的所有硬件資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進(jìn)行控制調(diào)配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統(tǒng)中所有軟件層的操作,終都將通過指令集映射為CPU的操作。
由于CPU訪問內(nèi)存以得到指令或數(shù)據(jù)的時間要比執(zhí)行指令花費的時間長很多,因此在CPU內(nèi)部提供了一些用來保存關(guān)鍵變量、臨時數(shù)據(jù)等信息的通用寄存器。所以,CPU需要提供 一些特定的指令,使得可以從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)存入寄存器以及可以將寄存器數(shù)據(jù)存入內(nèi)存。
CPU控制技術(shù)的主要形式,選擇控制。集中處理模式的操作,是建立在具體程序指令的基礎(chǔ)上實施,以此滿足計算機使用者的需求,CPU 在操作過程中可以根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇,滿足用戶的數(shù)據(jù)流程需求。 指令控制技術(shù)發(fā)揮的重要作用。根據(jù)用戶的需求來擬定運算方式,使數(shù)據(jù)指令動作的有序制定得到良好維持。CPU在執(zhí)行當(dāng)中,程序各指令的實施是按照順利完成,只有使其遵循一定順序,才能保證計算機使用效果。CPU 主要是展開數(shù)據(jù)集自動化處理,其 是實現(xiàn)集中控制的關(guān)鍵,其核心就是指令控制操作。
用戶態(tài)的CPU,只允許執(zhí)行指令集中的部分指令。一般而言,IO相關(guān)和把內(nèi)存保護(hù)相關(guān)的所有執(zhí)行在用戶態(tài)下都是被禁止的,此外其它一些特權(quán)指令也是被禁止的,比如用戶態(tài)下不能將PSW的模式設(shè)置控制位設(shè)置成內(nèi)核態(tài)。
控制器之所以知道數(shù)據(jù)放哪里、做什么運算(比如是做加法還是邏輯運算?)都是由指令告訴控制器的,每個指令對應(yīng)一個基本操作,比如加法運算對應(yīng)一個指令。例如,將兩個MDR寄存器(保存了來自內(nèi)存的兩個數(shù)據(jù))中的值拷貝到ALU中,然后根據(jù)的操作指令執(zhí)行加法運算,將運算結(jié)果拷貝會一個MDR寄存器中,后寫入到內(nèi)存。