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1、黑龙江大学黑龙江大学“硬件综合课程设计硬件综合课程设计”读书报告读书报告学院计算机科学技术年级2011专业计算机科学与技术学号20*姓名*报告日期2012-06-25成绩黑龙江大学计算机科学技术学院黑龙江大学软件学院1一、基本理论阐述CPU 的硬件完成的是读取指令，分析指令后产生相应的控制信号，用于指令的执行完 成。对指令的读取和译码分析就是控制器的功能。控制器组成如下： （1）指令计数器：存放要执行的下一条指令的地址 （2）指令寄存器：存放现行指令 （3）指令译码器：对指令操作码进行分析解释，产生相应的控制信号给操作信号形 成部件 （4）脉冲源及启停控制电路：脉冲源产生一定频率的脉冲信号，作
2、为整个机器的时 钟脉冲，启停线路可以开放或封锁时钟脉冲，控制时序信号的发生于停止，实现对机器的 启动和停机。 （5）时序信号产生部件：以时钟脉冲为基础，具体产生不同指令对应的周期、节拍、 工作脉冲等时序信号。 操作控制信号形成部件产生指令所需要的操作控制信号序列，用以控制计算机各部分 的操作，它是整个控制的核心。该部件的组成可用微程序方式，也可用组合逻辑方式或可 编程逻辑阵列 PLA 方式。微程序控制方式的基本思想是把机器指令的每一操作控制步编成 一条微指令。微指令的格式可分为水平型微指令和垂直型微指令。微指令的每一位代表一 个微命令，也即代表了操作控制信号。微指令序列称为微程序，每一条机器指
3、令对应一段 微程序。计算机指令系统所对应的所有的微程序存放在微程序存储器中。每条微指令具有 唯一的微地址，执行微程序时，采用微指令地址生成技术产生下一条微指令的地址。二、当前应用现状母联母联母联控制器主要用于自动控制切换带母线联络断路的两路电源的供电系统。控制模式有母联备自投，进线备自投两种。组成母联自动转换开关的有：母联控制器、三相交流过欠压断相保护器、空气断路器。适合多型号断路器，有电动操作机构就能与控制器连接。自动转换开关自动转换开关自动转换开关控制器是一种具有可编程，自动化测量，LCD 显示，数字通讯等为一体的智能双电源切换系统。在与低压空气断路器配套后，特别适合于两路低压进线侧的自动
4、转换和保护。自动转换开关控制器的执行部件是框架式空气断路器，两台断路器不用加装适配器，控制器直接对供应电源状态进行监测，自动控制完成常用电源与备用电源的切换。1、控制器为两路低压进线提供自动转换控制和保护；2、适合多型号的框架断路器；3、控制器的电气联锁，断路器的机械联锁，确保二台断路器不能同时合闸；4、具有手动，自动转换功能；5、控制器与断路器直接二次线连接，中间无需适配器；6、在控制器或监控中心汉显两路电源的电量参数，并能设定和更改控制器所有参数；27、供电方式可设定为一路优先，二路优先或无优先；8、具有自启动油机功能；9、具有 RS-232C 和 RS-485 通讯接口。三、对控制器部分
5、的体会数据缓冲：数据缓冲：由于 I/O 设备的速率较低而 CPU 和内存的速率却很高，故在控制器中必须设置一缓冲器。在输出时，用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据，然后才以 I/O 设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给 I/O 设备；在输入时，缓冲器则用于暂存从 I/O 设备送来的数据，待接收到一批数据后，再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。差错控制：差错控制：设备控制器还兼管对由 I/O 设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误，通常是将差错检测码置位，并向 CPU 报告，于是 CPU 将本次传送来的数据作废，并重新进行一次传送。这样便可保证数据输入的正确性。数据交换：数据交换：
6、这是指实现 CPU 与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者，是通过数据总线，由 CPU 并行地把数据写入控制器，或从控制器中并行地读出数据；对于后者，是设备将数据输入到控制器，或从控制器传送给设备。为此，在控制器中须设置数据寄存器。状态说明：状态说明：标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供 CPU 了解。例如，仅当该设备处于发送就绪状态时，CPU 才能启动控制器从设备中读出数据。为此，在控制器中应设置一状态寄存器，用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当 CPU 将该寄存器的内容读入后，便可了解该设备的状态。接收和识别命令：接收和识别命令：CPU 可以向控制器发送多种不同的命
7、令，设备控制器应能接收并识别这些命令。为此，在控制器中应具有相应的控制寄存器，用来存放接收的命令和参数，并对所接收的命令进行译码。例如，磁盘控制器可以接收 CPU 发来的Read、Write、Format 等 15 条不同的命令，而且有些命令还带有参数；相应地，在磁盘控制器中有多个寄存器和命令译码器等。地址识别：地址识别：就像内存中的每一个单元都有一个地址一样，系统中的每一个设备也都有一个地址，而设备控制器又必须能够识别它所控制的每个设备的地址。此外，为使 CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据，这些寄存器都应具有唯一的地址。四、课程设计过程中的应用与实践 控制器分组合逻辑控制器和微程序
8、控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控 制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。微程序 控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所 对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是 通过执行一段微程。具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成， 完全靠硬件来实现指令的功能。 五、读书工程心得总结 通过本学期的课程，增加了我对计算机科学与技术这个专业的兴趣，以前 对于计算机的认识只是停留在软件方面，现在对计算机的硬件有了更深刻的理3解。能更好的理解专业知识，熟悉计算机的工作原理。计算机的组成非常深奥， 但是通过计算机组成原理这本书，对计算机的 cpu 有了更深层次的理解，总之， 通过这门课，学习了很多以前不知道的知识，收获很大。 参考文献1.王诚，宋佳兴: 计算机组成与体系结构计算机组成与体系结构M. 清华大学出版社,2011,6:第 13-15 页, 第 36-54 页2. 计算机组成原理（第计算机组成原理（第 2 2 版）版）作者：唐塑飞，出版社：高等教育出版社，出版 日期：2008 年 1 月 全书。
