1.CPU的组成

1.1 运算器

• 算术逻辑单元（ALU）：逻辑运算
• 累加寄存器（AC）：存储算数运算结果（包括中间结果）
• 数据缓冲寄存器（DR）：临时存储从内存中读取或要写入内存的数据
• 状态条件寄存器（PSW）：存储运算状态、控制状态（部分归为控制器）

1.2 控制器

• 程序计数器（PC） ：存储下一条要执行的指令在存储器中的地址
• 指令寄存器（IR）：存储当前正在执行的指令
• 指令译码器（ID）：解释和执行从存储器中读取到的指令
• 时序部件：负责生成和分配时钟信号来同步计算机系统中的各个组件和操作

2.寻址方式

2.1 指令的概念

        一条指令就是一组有意义的二进制代码，格式如下：

2.2 寻址类型

• 立即寻址方式：操作数直接在指令中，速度快、灵活性差
• 直接寻址方式：指令中存放的是操作数的地址
• 间接寻址方式：指令中存放了一个地址，地址对应的内容是操作数的地址
• 寄存器寻址方式：寄存器存放操作数
• 寄存器间接寻址方式：寄存器内存放的是操作数的地址

3.CISC与RISC

         CISC与RISC是指令集发展的两种途径

指令系统类型	指令	寻址方式	实现方式	其他
CISC（复杂）	数量多，使用频率差别大，可变长格式	支持多种	微程序控制技术（微码）	研制周期长
RISC（精简）	数量少，使用频率接近，定长格式，大部分为单周期指令，只有Load/Store操作内存	支持方式少	增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，适合采用流水线	优化编译，有效支持高级语言

4.流水线技术

        流水线技术是一种计算机处理器设计的方法，旨在提高处理器的性能和效率。它通过将指令执行分解成多个阶段，并同时执行多个指令的不同阶段来实现。每个阶段执行的操作被称为流水线阶段，它们按照顺序依次执行，类似于工厂流水线中的产品组装过程。

• 第一条指令完成的时间为流水线建立时间
• 流水线周期为执行时间最长的一个阶段的时钟周期

4.1 流水线公式

        流水线公式用来计算一个流水线处理一个任务所需的总时间

• 理论公式（默认）：( t1 + t2 +...+tk ) + ( n - 1 ) * t
• 实践公式：k * t + ( n - 1 ) * t
• k是流水线中流水线建立时间的阶段数，t是每个阶段的时钟周期，n是流水线中的总阶段数

4.2 流水线吞吐率 

        流水线吞吐率（TP）指在单位时间内流水线完成的任务数量或输出的结果数量

•   
• n为指令条数，t为流水线执行时间

         流水线最大吞吐率为理想情况下流水线能处理的任务数量最大值

•  

4.3 例题