《计算机组成原理 第三章 CPU-2 组合逻辑控制器PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理 第三章 CPU-2 组合逻辑控制器PPT课件（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 第三节组合逻辑控制器原理 3 3 1控制器组成 2 1 微命令发生器 功能 产生全机所需的各种微命令 控制最基本的操作 微操作 的命令 电位型脉冲型 3 2 指令计数器PC 功能 指示指令在M中的位置 PC 1 顺序执行 PC先 1 再用转移地址修改PC 转移执行 4 3 指令寄存器IR 功能 存放现行指令 决定操作性质 操作码字段 操作数地址转移地址 IR 地址码字段 译码器 微命令发生器 地址形成部件 寻 D 5 4 状态寄存器PSW 功能 指示程序运行方式 反映程序运行结果 例 某机的PSW PSW 151211876543210 6 C 1进位V 1溢出Z 1结果为0N 1结果为
2、负 T 1 执行跟踪程序 1 条件码 反映程序运行结果 151211876543210 2 跟踪标志 为程序查错设置的断点标志T 程序 初始化置T为1 测试T 跟踪程序 7 程序优先级高于外部优先级 不响应程序优先级低于外部优先级 可响应 用户方式 禁止程序执行某些指令核心方式 允许程序执行所有指令 3 优先级 为现行程序赋予优先级别 以决定是否响应外部中断请求 151211876543210 4 工作方式 规定程序的特权级 PSW在CPU中 反映程序运行状态 控制 状态字在接口中 反映CPU命令 设备状态 8 5 时序线路 功能 控制操作时间和操作时刻 时序 时钟脉冲 工作脉冲 时钟周期 节
3、拍 产生电位型微命令 控制操作时间段 产生脉冲型微命令 控制定时操作 9 1 取指令 PC 时序 3 3 2控制器工作过程 地址 M 指令 IR 译码 寻址方式 PC 1 PC 10 2 取数 时序 按寻址方式 或从寄存器取数 或从存储器取数 3 执行 按操作码对数据进行运算处理 11 1 组合逻辑控制器的时序划分 3 3 3时序控制方式 即时序信号与操作的关系 采用三级时序系统 指令周期 工作周期1 工作周期2 工作周期n 时钟周期1 时钟周期2 时钟周期m 工作脉冲1 工作脉冲2 工作脉冲k 节拍1 节拍2 节拍m 12 时序关系 晶振输出 工作周期1 工作周期2 工作周期3 时钟T1 工
4、作脉冲P 时钟T2 指令周期 控制不同阶段操作时间 控制分步操作时间 对微操作定时 取指 执行 取数 取出指令 修改PC 打入IR 打入PC 13 2 时序控制方式及其变化 1 同步控制 各项操作受统一时序控制 定义 特点 有明显时序时间划分 优缺点 时序关系简单 时序划分规整 控制不复杂 时间安排不合理 应用场合 用于CPU内部 设备内部 系统总线操作 控制逻辑易于集中 便于管理 各挂接部件速度相近 传送时间确定 传送距离较近 时钟周期时间固定 各步操作的衔接 各部件之间的数据传送受严格同步定时控制 各项操作受统一时序控制 由CPU或其他设备提供 14 2 异步控制 各项操作按不同需要安排时
5、间 不受统一时序控制 定义 特点 无统一时钟周期划分 例 异步传送操作 主设备 申请并掌握总线权的设备 各操作间的衔接和各部件之间的信息交换采用异步应答方式 主 从 从设备 响应主设备请求的设备 发 接 接 发 15 主设备获得总线控制权 操作流程 主设备询问从设备 主设备发送 接收数据 主设备释放总线控制权 Y N 主设备输出端与总线连接 主设备输出端与总线断开 16 时间安排紧凑 合理 控制复杂 优缺点 应用场合 用于异步总线操作 各挂接部件速度差异大 传送时间不确定 传送距离较远 3 同步方式的变化 指令周期长度可变 时钟周期长度不变 不同指令安排不同时钟周期数 总线周期中插入延长周期
6、经总线传送一次数据所用的时间 送地址 读 写 17 总线周期长度可变 时钟周期长度不变 总线周期 4T 例 一个总线周期包含4个时钟周期 送地址 读 写数据 结束 同步方式 送地址 读 写数据 结束 总线周期 5T 扩展同步方式 18 同步方式引入异步应答 以固定时钟周期作为时序基础 引入应答思想 例 8088最大模式 用一根总线请求 应答线实现总线权的转移 设备请求总线权 CPU使用总线 CPU使用总线 CPU使用总线 设备使用总线 设备 设备 CPU CPU响应 总线权交设备 CPU 设备释放总线权 CPU 设备 若干时钟 若干时钟 19 1 组合逻辑控制方式 3 3 4组合逻辑控制方式的优缺点及应用 综合化简产生微命令的条件 形成逻辑式 用组合逻辑电路实现 执行指令时 由组合逻辑电路 微命令发生器 在相应时间发出所需微命令 控制有关操作 20 产生微命令的速度较快 2 优缺点 设计不规整 设计效率较低 不易修改 扩展指令系统功能 3 应用场合 用于高速计算机 或小规模计算机
