第一单元 第二节 1.2.3中央处理器（课件）-《中职计算机高级教程》（浙江大学出版社）同步精品课堂

1.2.3中央处理器 中职计算机高级教程 同步精品课堂 浙江大学出版社 任务一 CPU的组成与作用 任务二 运算器的组成与作用 任务三 控制器的组成与作用 任务四 寄存器的作用 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 1、理解中央处理器的作用 2、理解运算器、控制器、寄存器的概念和功能 3、认识CPU性能对计算机整体性能的影响 教学重难点 二 教学重点： 理解运算器的各部件作用 教学难点： 理解寄存器数量与CPU运行速度的关系 导入新课 三 猜字谜： 方寸之间藏万家，千军万马听令发。 算尽天下无穷数，电脑心脏人人夸。（打一电脑硬件） 任务一 CPU的组成与作用 新知讲授 四 中央处理器的英文缩写是 CPU(Central Processing Unit)，是一块体积不大而集成度非常高、功能非常强大的芯片，在微型计算机中也称为微处理器。 CPU 是计算机的大脑，计算机的运算、控制都是由它来完成的，它的性能直接影响了整个计算机的性能。 新知讲授 四 CPU就像计算机的“大脑”，主要负责三件事： 1、像人脑做题一样，CPU负责所有的数学和逻辑运算。 2、像交通警察一样，协调计算机各部件的工作。 3、而在计算、指挥与执行程序的过程中，会产生一些需要临时存储的数据，这些数据需要有地方存放。 计算 指挥 临时存储 运算器 控制器 寄存器 新知讲授 四 运算器、控制器和寄存器共同组成了CPU。 任务二 运算器的组成与作用 新知讲授 四 1、运算器的作用： (1)实现对数据的算术和逻辑运算 (2)暂时存放参与运算的数据和某些中间运算结果 (3)挑选参加运算的数据，选中被执行的运算功能，把运算结果输送到所要求的部件中 ①. 加、减、乘、除等算数运算 ②. 与、或、非等逻辑运算 ③. 移位、求补等操作 新知讲授 四 2、运算器的组成： (1)算术逻辑部件：完成加、减、乘、除等算术运算，与、或、非等逻辑运算，以及移位、求补等操作。 (2)累加器：暂存被操作的数和中间运算结果。 (3)通用寄存器组：暂存操作数和数据地址。 (4)状态寄存器：存放运算中产生的状态信息。 编写好的程序不能存储下来供下一次加载使用，不得不每次要用到和当前不同的“程序”的时候，重新插板子，重新“编程”。 新知讲授 四 根据以下文字，尝试画出运算器的各部件的工作结构图 算术逻辑部件有两个输入口，其中一个输入口和累加器连接，另一个输入口和通用寄存器连接。算术逻辑部件有两个输出端：一个输出运算结果输送到累加器或指定部件，另一个输出表示运算结果的状态标志位输送到状态寄存器。 新知讲授 四 任务三 控制器的组成与作用 新知讲授 四 1、控制器的作用： 实现计算机本身运算过程的自动化，控制整个计算机的工作。 取指令、解释指令以及完成指令的执行。 控制器 存储器 输出设备 输入设备 运算器 控制信息 数据或指令 控制中心 新知讲授 四 2、控制器的组成： ①指令指针寄存器：产生及存放下一条待取指令的地址。 其作用类似于指南针，指明“执行指令的顺序” 下一条待取指令的地址 指令指针寄存器 新知讲授 四 2、控制器的组成： ②指令寄存器：存放正在执行的指令，指令从内存取出后放入指令寄存器，在指令执行完成前指令寄存器中一直保存着该指令。 正在执行的指令 指令寄存器 新知讲授 四 2、控制器的组成： ③控制逻辑电路：产生执行微操作所需要的控制信号。 控制信号 控制逻辑电路 新知讲授 四 2、控制器的组成： ④时钟控制电路：产生指令执行过程中所需要的时间控制信号，要与控制逻辑电路配合才能使指令正确执行。 时间控制信号 时钟控制电路 任务四 寄存器的作用 新知讲授 四 1、寄存器的作用： CPU 内部的临时存储单元。用于存储运算中的数据、中间结果、地址和状态信息。 为什么CPU内部需要寄存器？ 内存的速度与CPU的速度相差过大， 把一部分正在使用的数据存放在CPU内的寄存器中，可以弥补这个问题，提高计算机的运行速度。 新知讲授 四 2、寄存器的数量与CPU运行速度的关系： 寄存器数量增多 更多数据放在寄存器中 CPU减少访问存储器次数 CPU速度提高 思考：寄存器的数量是否越多越好呢？ 寄存器数量过多 寄存器地址编码位数增加 指令长度增加 新知讲授 四 CPU中的寄存器通常分为数据寄存器、存放地址的寄存器、存放控制信息的寄存器、存放状态信息的寄存器和其他寄存器。 3、寄存器的种类： 思考：联系前面所学运算器和控制器，这两个部件中分别有哪些类型的寄存器？ 控制器 运算器 通用寄存器组 状态寄存器 指令指针寄存器 指令寄存器 师生互动 五 1、运算器的作用有哪些？ 2、控制器有哪些组成部件？ 3、寄存器数量与CPU运行速度的关系？ 答案： 1、算术运算和逻辑运算 2、指令指针寄存器、指令寄存器、控制逻辑电路、时钟控制电路。 3、适当增加能提升CPU运行速度，数量过多会导致指令长度增加。 随堂练习 六 1 、下列不属于中央处理器组成部件的是（ ）。 A．控制器 B．运算器 C．存储器 D．寄存器 答案：C 解析：CPU的组成：控制器、运算器、寄存器 随堂练习 六 2 、下列不属于运算器组成部件的是( ) A.ALU B.状态寄存器 C.通用寄存器 D.地址寄存器 答案：D 解析：运算器由算术逻辑部件(ALU)、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。 随堂练习 六 3 、CPU的字长跟( )的位数没有关系。 A.算术逻辑部件 B.状态寄存器 C.通用寄存器 D.累加器 答案：B 解析：算术逻辑部件、累加器和通用寄存器的位数决定了 CPU 的字长。 随堂练习 六 4 、算术逻辑单元有两个输出端，分别连接（ ）。 A．累加器、状态寄存器 B．累加器、通用寄存器 C．通用寄存器、状态寄存器 D．输出设备、通用寄存器 答案：A 解析：输出端连累加器和状态寄存器 随堂练习 六 5 、运算器是由多种件组成的，其核心部件是( ) A.数据寄存器 B.累加器 C.状态寄存器 D.算术逻辑部件 答案：D 解析：运算器的核心部件是ALU. 随堂练习 六 6 、(是非选择题)累加器用于暂存被操作的数和中间运算结果。 A.正确 B.错误 答案：A 解析：累加器用于暂存被操作的数和中间运算结果。 随堂练习 六 7、(是非选择题)状态寄存器也称标志寄存器，用于存放运算中产生的数据的地址信息。 A.正确 B.错误 答案：B 解析：状态寄存器也称标志寄存器，它用于存放运算中产生的状态信息。 通用寄存器组是一组寄存器，运算时用于暂存操作数和数据地址。 随堂练习 六 8、指令指针寄存器用于产生及存放 的地址。 答案：下一条待取指令 解析：指令指针寄存器用于产生及存放下一条待取指令的地址。 随堂练习 六 9、寄存器用于存储运算中的 、 、 和状态信息. 答案：数据 中间结果 地址 解析：寄存器用于存储运算中的数据、中间结果、地址和状态信息。 课堂小结 七 谢谢 $$