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【组成原理-处理器】数据通路
1 数据通路的结构和组成
数据在功能部件之间传送的路径称为数据通路，包括数据通路上流经的部件，如 ACC、ALU、状态寄存器。通用寄存器等。
1.1 数据通路的基本结构
数据通路的基本结构分为两种：
（1）内部总线结构（可参考“总线”章节）
- CPU 内部单总线方式（常考，类似看图说话）
- CPU 内部双总线方式
- CPU 内部三总线方式
（2）专用数据通路方式（有一定几率考，但做题方法与单总线的相同）：不使用共享的总线
1.2 数据通路的基本组成（单总线结构）
- “in”：允许数据从内部总线输入到该部件的信号
- “out”：允许数据从该部件输出到内部总线的信号
1.2.1 指令相关
寄存器/部件 （从 CU 发出的）控制信号 程序计数器 PC PCin、PCout 指令寄存器 IR IRin 指令寄存器中存储的指令的地址码部分 Ad(IR) AdIRout 1.2.2 运算相关
寄存器/部件 （从 CU 发出的）控制信号 累加寄存器 ACC ACCin、ACCout 暂存输入寄存器 Y Yin 暂存输出寄存器 Z Zout 算术逻辑单元 ALU ALUin 通用寄存器 Rx Rxin、Rxout 1.2.3 存储相关
- “E”：表示允许控制该部件往主存输入数据/从主存接收数据的信号
- 未加“E”：表示允许控制该部件往内部总线输入数据/从内部总线接收数据的信号
- MemR：允许从主存读出数据
- MemW：允许往主存写入数据
寄存器/部件 （从 CU 发出的）控制信号 存储器地址寄存器 MAR MARin、MARout；MARoutE 存储器数据寄存器 MDR MDRin、MDRout；MDRinE、MDRoutE 将寄存器内的数据当做地址，往主存的该地址读或写数据 M(MAR) MemR、MemW 2 数据通路中的微操作（硬布线控制器、单总线结构）
2.1 取指周期
微操作 控制信号 描述 (PC)–>MAR PCout, MARin 指令对应的地址放入 MAR 中 1–>R 无 命令存储器读 M(MAR)–>MDR MemR, MDRinE 从主存的相应地址读出指令并存入 MDR 中 (MDR)–>IR MDRout, IRin MDR 存储的指令放入 IR 中 OP(IR)–>ID 无 指令译码 (PC)+1–>PC PC+1 程序计数器加 1 个指令字长 数据通路：PC–>MAR–>Mem–>MDR–>IR
2.2 间址周期
2.2.1 间接寻址
微操作 控制信号 描述 Ad(IR)–>MAR MARin 读出指令的地址码部分，送入 MAR 中（注意没有 IRout） 1–>R 无 命令存储器读 M(MAR)–>MDR MemR, MDRinE 从主存的相应地址读出数据并存入 MDR 中 (MDR)–>Y MDRout, Yin MDR 存储的数据放入暂存输入寄存器 Y 中 数据通路：IR–>MAR–>Mem–>MDR–>Y
2.2.2 寄存器间接寻址
微操作 控制信号 描述 (R0)–>MAR R0out, MARin 读出 R0 的数据，送入 MAR 中 1–>R 无 命令存储器读 M(MAR)–>MDR MemR, MDRinE 从主存的相应地址读出数据并存入 MDR 中 (MDR)–>Y MDRout, Yin MDR 存储的数据放入暂存输入寄存器 Y 中 数据通路：R0–>MAR–>Mem–>MDR–>Y
2.3 执行周期
以
ADD (R0), R1为例，功能为((R0))+(R1)–>(R0)，说明执行指令流程和控制信号。微操作 控制信号 描述 (Y)+(R1)–>Z Yout, R1out, Zin, ALUin Y 中数据和 R1 中数据相加，经过 ALU 计算的结果存入 Z 中（注意没有 ALUout） (Z)–>MDR Zout, MDRin 将计算结果放入 MDR 中 1–>W 无 命令存储器写 (MDR)–>M(MAR) MDRoutE, MemW 将 MDR 数据放入到主存相应地址中，注意此时 MAR 仍存储着 R0 的数据 数据通路：Y, R1–>ALU–>Z–>MDR–>Mem
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/baidu_39514357/article/details/126803903