2023-03-12

数据通路

要理解数据通路, 需要知道一条 CPU 指令是如何被执行的, 例如一个加法指令 (一个操作数在内存中, 一个操作数在寄存器中), 从数据的角度看, 首先将指令中的地址放入 MAR 寄存器中, 经过内存寻址后, 再通过 MDR 取出访存数据, 通过 CPU 内部总线的传输, 存储在寄存器中, 最后通过 ALU 计算后, 将计算结果放入到其他寄存器或者内存地址中. 这一整个过程涉及到 CPU 部件和 CPU 内部线路, 叫做这个加法指令的数据通路.

而上面这个过程加上取指令的过程叫做一个指令周期, 每个指令有自己的数据通路, 数据通路中的部件是串行工作的, 如果一个指令周期只包括一个时钟周期, 这种 CPU 叫单周期 CPU, 这意味着, 在指令执行的过程当中, 如果数据通路中如果有的功能单元需要用到两次, 那么就需要放置两个功能单元 (一个时钟周期, 功能单元只能运算一次), 所以为了更好地利用硬件, 有了多周期 CPU.

所谓多周期, 就是将一个指令周期分为多个阶段, 也就是多个时钟周期, 不同阶段使用不同的功能部件
, 可以重复利用功能部件. 但是指令执行的过程中, 不同部件还是串行工作的, 一个时钟周期, 只有一个功能部件被使用, 其他功能部件被闲置, 所以就引入了指令流水线的概念来提高利用率.

COMPUTER ORGANIZATION AND DESIGN THE HARDWAREISOFTWAREINTERFACE

最近在复习 408, 和这本书一对比, 王道的视频课真惨不忍睹, 虽然袁书会相对好一点, 但是你会发现袁书的很多表达基本上就是照搬这本书的, 还缺斤少两, 强烈推荐复习 408 使用此书或者使用对应的中译本