CPU結(jié)構(gòu)、程序引導等西安交通大學電氣工程學院寧改娣1.2CPU結(jié)構(gòu)和程序引導過程CPU是一切基于微處理器的電子設(shè)備的核心部件或“大腦”，協(xié)調(diào)系統(tǒng)和控制。位數(shù)、時鐘是重要參數(shù)！CPU主要包括運算器和控制器兩大部分：控制器（CU）主要作用是自動完成取指令和執(zhí)行指令等任務(wù)。每個微處理器都有自己的指令系統(tǒng)，每條指令都有其確定的二進制微代碼，控制器讀取指令微代碼通過指令譯碼器就可以知道指令的作用，并產(chǎn)生對應(yīng)的時序信號和動作，CPU順序執(zhí)行指令來協(xié)調(diào)和控制微處理器的各個部件。運算器（ALU）的主要作用是算術(shù)運算和邏輯運算。CPU的性能大致反映出廣義上的微處理器性能。2026/1/301.2.1CPU的控制器控制器（ControlUnit，CU）為CPU的指揮和控制中心2026/1/30存儲器1.2.2CPU的運算器運算器是執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算的部件（ArithmeticLogicUnit,ALU）2026/1/30MSP430中的SR累加器CPU中的常用寄存器

（不同MCU寄存器的叫法可能不同，但都有）程序計數(shù)器(ProgramCounter，PC)，有些

CPU中將PC用指令指針(InstructionPointer，IP)表示指令寄存器（InstructionRegister，IR）指令譯碼器（InstructionDecoder，ID）堆棧指針（StackPointer，SP）程序狀態(tài)字寄存器（ProgramStatusWord,PSW）累加器是ALU使用最為頻繁的一個寄存器，記為A或ACC2026/1/30CPU中的常用寄存器（SP）堆棧是處理器內(nèi)部一個特定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域。主要用于保存程序斷點地址、主程序現(xiàn)場、重要數(shù)據(jù)等。按“后進先出或先進后出”方式存儲信息（類似生活中的存儲桶，最后操作的數(shù)據(jù)總是在最上面，即棧頂）。堆棧指針SP用來存放堆棧棧頂?shù)刂返囊粋€寄存器。當通過指令或者CPU的某些特定操作（執(zhí)行中斷服務(wù)或轉(zhuǎn)向子程序）要將數(shù)據(jù)壓入堆棧時，SP會自動加1或減1，不同CPU對SP的調(diào)整方式不同。入棧SP加1為地址向上增長型，SP減1為地址向下增長型，棧中原存信息不變，只改變棧頂位置保存數(shù)據(jù)。多數(shù)CPU的SP值用戶可以通過指令修改，復位后SP確定。2026/1/30CPU中的常用寄存器（PC）CPU復位后，PC值被復位為處理器器件手冊中介紹的值。一般情況下，PC復位后的值是指向存儲器地址低端（比如，8051復位后16位的PC初值為0000H）或高端地址（比如，F(xiàn)2812復位后22位的PC寄存器值為3FFFC0H）。多數(shù)情況下，PC是專為CPU提供的，執(zhí)行子程序、跳轉(zhuǎn)指令和中斷服務(wù)程序等，也都是通過修改PC的值.但MSP430系列MCU可以通過指令尋址PC，即用戶可編程PC。學習任何一款微處理器，必須清楚指令指針PC在CPU復位后的初值是什么？若處理器出廠時沒有固化引導程序，用戶的第一條指令代碼就必須從PC初值所指的存貯單元開始存放。若有固化程序，存儲地址也是從PC初始值存儲。2026/1/30MSP430G2x53CPU寄存器及復位任何微處理器出廠后，PC、SP、ACC、PSW等等寄存器的值是確定，上電復位正常，寄存器的值則會被復位為器件手冊中給定的值，搞清楚這些寄存器的初始值對于軟件設(shè)計者非常重要，特別是PC、SP寄存器。目前C語言編程其它寄存器無需關(guān)心。實驗用MSP430G2553CPU結(jié)構(gòu)以及寄存器初值2026/1/30MSP430G2x53CPU寄存器及復位任何微處理器出廠后，PC、SP、ACC、PSW等等寄存器的值是確定，上電復位正常，寄存器的值則會被復位為器件手冊中給定的值，搞清楚這些寄存器的初始值對于軟件設(shè)計者非常重要，特別是PC寄存器。查看第6章相關(guān)內(nèi)容，自學實驗用MSP430G2553CPU結(jié)構(gòu)以及寄存器初值2026/1/30MSP430G2x53CPU寄存器及復位

本處理器中斷向量中寫跳轉(zhuǎn)地址！有些是跳轉(zhuǎn)指令代碼任何微處理器出廠后，PC、SP、ACC、PSW等等寄存器的值是確定，上電復位正常，寄存器的值則會被復位為器件手冊中給定的值，搞清楚這些寄存器的初始值對于軟件設(shè)計者非常重要，特別是PC寄存器。查看第6章相關(guān)內(nèi)容，自學實驗用MSP430G2553CPU結(jié)構(gòu)以及寄存器初值2026/1/30（處處體現(xiàn)出低功耗操作?。?.3CPU工作流程（程序引導過程）CPU的工作過程就是執(zhí)行程序的過程CPU上電后在程序指針PC的引導下，去程序存貯器中讀取用戶程序。G2553只有片內(nèi)Flash，程序串入。隨著MCU處理器功能越來越強大，程序引導方式也越來越多。（PC值+引導用I/O引腳狀態(tài)）比如，8051的復雜的處理器片內(nèi)都固化了引導加載程序（常稱為Bootloader），但無論多復雜，程序的引導都是在PC指引下，然后配合程序引導的I/O引腳電平高低，則可以將程序PC指向期望的用戶程序區(qū)域。2026/1/308051復位后的PC=0000H，

EA引腳配合程序引導，TIDSP4個程序引導IO引腳，意味著有最多16個地方可以存程序。2026/1/30TMS320F28335存儲器配置思考：哈佛結(jié)構(gòu)？I/O端口編址？哈佛結(jié)構(gòu)I/O端口和數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址28335BootROM——RESETBootloder與上電引導程序有關(guān)的4個GPIO程序順序執(zhí)行或流水線執(zhí)行CPU采用流水線技術(shù)提高程序執(zhí)行速度2026/1/30課后思考MSP430G2553的PC、SP等寄存器初值多少？用戶程序為什么不是從C000H開始存放？？？有仿真器監(jiān)控程序，復雜！2026/1/30開放實驗都可同時開始FPGA硬件平臺原理及基于FPGA的ADC、DAC應(yīng)用控制及翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計MSP430實驗平臺硬件及軟件入門的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計及實驗演示MSP430的I2C接口控制LCD的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計及實驗演示MSP430異步串行通信SCI接口與PC機通信的翻轉(zhuǎn)