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1、計(jì)算機(jī)組成原理主講：顏俊華CPU控制器部件控制器的功能控制程序的自動(dòng)執(zhí)行控制每條指令的正確執(zhí)行指令執(zhí)行步驟讀取指令分析指令執(zhí)行指令總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)為了使數(shù)據(jù)傳送控制簡單、集中，采用以ALU為中心的總線結(jié)構(gòu)CPU組成包括四個(gè)部分： ALU部件、寄存器組、內(nèi)總線、CPU與系統(tǒng)總線的連接 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 (1)內(nèi)總線ALU為內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送通路的中心；寄存器采用內(nèi)總線采用單向數(shù)據(jù)總線(16位)；分立結(jié)構(gòu)； R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 (2)系統(tǒng)總線AB、DB、CB，C。

2、PU通過它與外部連接，與它的連接通過MAR、MDR實(shí)現(xiàn)。MDR輸出輸出至DB輸出至ALU的B門輸入從內(nèi)總線輸入從DB輸入(打入)(置入) R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 3.各類信息傳送途徑M(1)指令信息置入DBIR MDB IR(2)地址信息 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 1)指令地址2)指令地址加1　(順序執(zhí)行) PC PC AALU移位器內(nèi)總線MARPC打入AALU移內(nèi)MARPCAALU移內(nèi)PCC0C0打入 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW M。

3、DR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 3)轉(zhuǎn)移地址 M IR寄存器尋址： R0 R0 BALU移位器內(nèi)總線 PCR0打入BALU移內(nèi)PC寄存器間址：R0打入BALU移內(nèi)MARABMDB置入MDRBMARMDRMDR移、內(nèi)PCALU R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 IR R0 R0 BALU移位器內(nèi)總線4)操作數(shù)地址寄存器尋址：R0R1寄存器間址：R0打入BALU移內(nèi)MARMAR R1 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC S。

4、PPSWABDB控制邏輯 變址： PC AALU移位器內(nèi)總線MARR0PCAALU移內(nèi)MARABMDB移內(nèi)C PC MMMDRMDR B CMDRBALU R0 R0 CALUCAB移內(nèi)MAR R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 數(shù)據(jù)信息的傳送 M IR R0 R0 BALU移位器內(nèi)總線1)RR：R0打入BALU移內(nèi)R1DBMDBMDRBMDRMDR移、內(nèi)R2ALU R12)RM：R0打入BALU內(nèi)MDR3)MR：R2M R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 M IR R0 R0 BALU。

5、移位器內(nèi)總線6)MM：M(源)R0MDRMDRMDRDB內(nèi)I/OALU4)RI/O： C打入DBMDR內(nèi)CALU(計(jì)算目的地址)DBMCALU內(nèi)MDR(目的) C AI/O R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 M IR R0 BALU移位器內(nèi)總線DBMDRMDRDBDMA方式：I/O5)I/OR打入I/OMDR內(nèi)R0ALUI/O7)I/OMM微命令設(shè)置(1)數(shù)據(jù)通路操作：ALU功能選擇：ALU輸入選擇：輸出移位選擇：結(jié)果分配：R0A、R0B、S3S2S1S0、M、C0不移、左移、CPR0、CPC、CPMAR、 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R。

6、3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 (2)訪M、I/O 操作：讀 R地址使能 EMAR寫 W置入MDR SMDR，1MAR向AB送地址000 MDR與DB斷開,MAR與AB斷開R=1讀 W=1寫置入IR SIRM R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內(nèi)總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 組合邏輯控制器擬定指令流程：確定各工作周期中每拍完成的具體操作列操作時(shí)間表：列出每一步操作所需的微命令及產(chǎn)生條件(1)取指流程FT0：PC+1 PCM IR(2)操作時(shí)間表FT0：電位型微命令脈沖型微命令EMAR,R,SIRCPPC或 或 轉(zhuǎn)換 S3S2S1S0M C0DM組合邏輯控制器 1、根據(jù)操作時(shí)間表，列出計(jì)算機(jī)的所有“微命令” 每個(gè)微命令的產(chǎn)生都是由三部分決定的。

7、: 時(shí)序信號(hào)(周期、節(jié)拍、脈沖) 指令的操作碼、尋址方式的譯碼信號(hào) 機(jī)器的狀態(tài)反饋信息 2、 寫出它們之間的邏輯關(guān)系表達(dá)式, 用邏輯電路 (組合邏輯電路)實(shí)現(xiàn)各微命令。 組合邏輯控制器A、特點(diǎn)：化簡產(chǎn)生微命令的條件形成邏輯式，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)；執(zhí)行指令時(shí)，由組合邏輯電路發(fā)出微命令，控制有關(guān)操作。● 產(chǎn)生微命令的速度較快；B、優(yōu)缺點(diǎn)● 不易修改、擴(kuò)展指令系統(tǒng)功能。 C、應(yīng)用場合 用于高速計(jì)算機(jī)。● 控制器核心結(jié)構(gòu)零亂，不便于檢查和調(diào)試。● 設(shè)計(jì)不規(guī)整，設(shè)計(jì)效率較低；微程序控制基本原理基本思想若干條微命令編制成一條微指令，控制實(shí)現(xiàn)一步操作若干條微指令組成一段微程序，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令微程序事先放在控制存儲(chǔ)器中，執(zhí)行機(jī)器指令時(shí)再取出CPU的構(gòu)成引入了程序技術(shù)，使設(shè)計(jì)規(guī)整；引入了存儲(chǔ)邏輯，使功能易于擴(kuò)展。邏輯組成微程序控制基本原理 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)。

8、器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(1)控制存儲(chǔ)器CM功能：存放微程序。CM屬于CPU，不屬于主存儲(chǔ)器。 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(2)微指令寄存器 μIR功能：存放現(xiàn)行微指令。微命令字段：提供一步操作所需的微命令。微地址字段：指明后續(xù)微地址的形成方式。提供微地址的給定部分。(微操作控制字段)(順序控制字段) 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(3)微地址形成電路功能：提供兩類微地址。微程序入口地址：由機(jī)器指令操作碼形成。后續(xù)微地址：由微地址字段、現(xiàn)行微地址、運(yùn)行狀態(tài)等形成。 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(4)微地址寄存。

9、器 μAR功能：存放現(xiàn)行微地址。工作過程 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR 取指微指令(1)取機(jī)器指令CM取指微指令μIR控制存儲(chǔ)器 取指微指令微命令字段 微地址字段 譯碼器微命令序列 IR微命令字段譯碼器控制存儲(chǔ)器微命令主存機(jī)器指令微命令字段 微地址字段IR 譯碼器微命令序列(2)轉(zhuǎn)微程序入口IR操作碼微地址形成電路入口μAR微命令字段CM首條微指令 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR 取指微指令控制存儲(chǔ)器 取指微指令微命令字段 微地址字段 譯碼器微命令序列 IR控制存儲(chǔ)器微命令字段 微地址字段 譯碼器微命令序列 微地址形成電路 IR微地址寄存器 微地址形成電路控制存儲(chǔ)器微地址寄存器微命令字段 微地址字段(3)執(zhí)行首條微指令控制。

10、存儲(chǔ)器 譯碼器μIRμIR譯碼器微命令字段 微地址字段微命令序列微命令操作部件 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(4)取后續(xù)微指令微地址字段現(xiàn)行微地址運(yùn)行狀態(tài)微地址形成電路微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器 微地址形成電路微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器微地址寄存器后續(xù)微地址μAR 微地址形成電路控制存儲(chǔ)器CM后續(xù)微指令μIR微地址寄存器微命令字段 微地址字段(5)執(zhí)行后續(xù)微指令同(3) 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲(chǔ)器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器 微地址形成電路微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器微地址寄存器 微地址形成電路微地址寄存器微命令字段 微地址字段(6)返回微程序執(zhí)行完，返回CM(存放取指微指令的固定單元)。微程序控制器工作過程取指微指令M->IR PC+1->PCIR中的操作碼微地址形成電路該指令的微程序入口地址取出微指令微命令字段 微地址字段譯碼微命令微地址形成電路后繼微地址uIR微程序控制器優(yōu)缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn) (1)設(shè)計(jì)規(guī)整，設(shè)計(jì)效率高；(2)易于修改、擴(kuò)展指令系統(tǒng)功能；(3)結(jié)構(gòu)規(guī)整、簡潔，可靠性高；(4)性價(jià)比高。2.缺點(diǎn) (1)速度慢訪存頻繁轉(zhuǎn)移較多(2)執(zhí)行效率不高3.應(yīng)用范圍 用于速度要求不高、功能較復(fù)雜的機(jī)器中。特別適用于系列機(jī)未充分發(fā)揮數(shù)據(jù)通路本身具有的并行能力。

總結(jié)

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