数据通路的功能

数据通路

数据通路：数据在功能部件之间传送的路径，来表示信息从哪里开始、中间经过哪些部件、最后传到哪。

• 数据通路的基本结构类型:
  • CPU内部单总线方式
  • CPU内部多总线方式
  • 专用数据通路方式

总线

• 总线：BUS —— 公共汽车，大家都可以用，但同一时间内承载额能力有限。

• 内部总线：同一部件内连接各部件的总线

  • 如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线;

• 系统总线：同一台计算机系统的各部件

  • 如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线。

• 控制信号：由控制部件产生的控制信号用以建立数据通路

数据流动的类型

• 寄存器与寄存器之间
  • 如从PC流向MAR
• 寄存器与主存之间
  • 如存储器与MDR
• 寄存器与ALU之间
  • MDR与ALU

1、寄存器与寄存器之间数据传送【高频】

例：把PC内容送至MAR，实现传送操作的流程及控制信号为:

• ( PC ) → Bus PCout有效，PC内容送到总线
• Bus → MAR MARin有效，总线内容送到MAR
  • 也可写为:(PC) → Bus → MAR
  • 也有的教材写为:PC → Bus → MAR
    • 后面要注明：哪些信号是有效的
    • 哪种写法、有没有（ ）这里暂且不谈。重要的是描述清楚数据流向

就是要输出的out有效、输入的就in有效信号

2、CPU与主存之间

CPU从主存读取指令，实现传送操作的流程及控制信号为：

• (PC) → Bus → MAR PCout和MARin有效，现行指令地址 → MAR
• 1 → R CU发出读命令(通过控制总线发出，图中未画出)
• M(MAR) → MDR MDRinE有效
• MDR → Bus → IR MDRout和lRin有效，现在指令就到了IR
  • 以上两步与主存交互的，是需要用到控制信号，通过地址总线、数据总线，给出地址、得到数据

3、寄存器与ALU之间

执行算术或逻辑运算

比如一条加法指令微操作序列及控制信号为：

• ACC中已经存到了一个数
• Y与ALU是有一个专用的通路的，不占用BUS
• 因为这里是单总线结构，需要先把一个数字放到暂存器Y
• 如果是双总线，肯定不用放在Y了，就并行相加

CPU内部单总线方式-例题

设有如图所示的单总线结构，分析指令ADD (R0), R1的指令流程和控制信号。

• ADD (R0),R1
• 操作 目的操作数 源操作数
• 最终结果需要放回到目的操作数的位置

1.功能

((R0)) + (R1) → (R0)

2.写出各阶段的指令流程取指周期:公共操作

取指周期

间址周期

执行周期