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1、College of computer science, SWPUComputer Science计算机组成原理主讲：颜俊华第十讲：组合逻辑控制器设计计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 工作周期 取指周期FT 源周期ST 目的周期DT 执行周期ET 中断周期IT DMA周期DMAT用于指令正常执行用于I/O传送控制设置6个触发器分别 作为各周期状态标志1 工作周期开始 0 工作周期结束计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 工作周期 在整个指令周期中，任何时候必须、且只能 有一个工作周期
2、状态标志为“1” 取指周期（FT） 从M中取出指令并译码 修改PC 取指结束时，按照操作码和寻址方式（R 和非R寻址）转相应工作周期公操作计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 工作周期 源周期ST 按寻址方式（非R寻址）形成源地址 从M取出源操作数，暂存于暂存器C 目的周期DT 按寻址方式（非R寻址）形成目的地址 或从M取出目的操作数，暂存于暂存器D 执行周期ET 按操作码完成相应操作(传送、运算、取转 移地址送入PC、返回地址压栈保存)计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 工作周期 执
3、行周期ET 后续指令地址送入MAR 中断周期IT IT指CPU响应中断请求后，到执行中断服 务程序前 关中断 保存断点和PSW 转服务程序入口由软件完成计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 工作周期 DMA周期DMAT DMAT指CPU响应DMA请求后，到传送 完一次数据 DMA控制器接管总线权，控制直传 由硬件完成计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 时钟周期（节拍） 时钟周期时间：微秒完成一步操作 一次从读出，并经数据通路传送的操作 一次数据通路传送操作 一次向写入的操作 模型机以访
4、存时间作为一步操作时间 一个总线周期等于一个时钟周期，可根据 需要扩展计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 时钟周期（节拍） 时钟周期数 一个工作周期中的时钟周期数可变每个工作周期第一拍T=0， 每开始一个新节拍T计数， 工作周期结束时T清0。用计数器T控制节拍数将计数值译码，可产生节拍电位(T0T1T2)。计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU时序系统 工作脉冲每个时钟结束时设置一个脉冲。1STP 打入寄存器进行时序转换 （周期状态设置/清除 时钟T计数/清除）计算机组成原理 College o
5、f Computer Science, SWPUFT 双单转 SRSTDRDTETDMATDMA请求？ 中断请求？ITSRDRYNYN控制流程（工作周期转换 ）计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU指令流程图与操作时间表 拟定指令流程：确定各工作周期中每拍 完成的具体操作（寄存器传送级） 列操作时间表：列出每一步操作所需的 微命令及产生条件 取指周期 进入FT的方式和条件 初始化时置入FT 程序运行时同步打入FT计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU 取指周期指令流程图与操作时间表FTSR DCQQ总清11
6、 FTCPFT(P )1 FT= ET(1 DMAT 1 IT)DMAT(1 DMAT 1 IT)+ IT + 计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU 取指周期 指令流程指令流程图与操作时间表FT0： PC+1 PCM IRPC MAR 在ET注：计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU 操作时间表指令流程图与操作时间表1 STFT0：电位型微命令脉冲型微命令 M IREMAR, R,SIR PC+1 PCPC ACPPC1 DT 1 ET或 或 CPFT( P) CPST( P) CPDT( P) CPET
7、( P) CPT ( P)S3S2S1S0MC0 DM 转换 工作周期中，每拍结束时发CPT；工作周期结束时， 5个时序打入命令都发。计算机组成原理 College of Computer Science, SWPUu时序关系 FT0： EMARPC A S3DMS2 S1 S0 M C01 STCPPCCPFT( P)CPST( P)CPDT( P)CPET( P) T+1FT0：1 FTCPT ( P)计算机组成原理 College of Computer Science, SWPURi=MARM=MDR=CM=MDR=CM=MDR=CM=MDR=CM=MDR=CRi-1=Ri,MARM=
8、IR,PC+1=PCPC+1=PCM=MDR=DPC+1=PCC+Ri=MARM=MDR=CMOV指令C=MDRPC=MARM=MDR=CD+Rj=MDRI/(R)+ Ri=MARRi=MARPC=MARSRDRPC=MARRi+1=RiRi+1=RiC =MARRj-1=Rj,MARRj=MARRj=MARRj=MARRj+1=RjRj+1=RjM=MDR=MARMDR=MC=RjRi=MDRMDR=MRi=RjR-(R)(R)(R)+X(R)R(R)-(R)I/(R)+(R)+X(R)SRDRSRDRSRDRFT0ST0ST1ST2ST3ST4DT0DT1DT2DT3ET0ET1ET2MO
9、V DST , SRC ；(SRC)=DST计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU MOV指令 流程图指令流程图与操作时间表FT0： M IR，例1： MOV R1，R0；源数ET0： R0 R1 PC MARET1： 例2： MOV(R1),(R0)； FT0： M IR， PC+1 PC ST0： R0 MAR ST1： M MDR C DT0： R1 MAR目的地址ET0： C MDR ET1： MDR M ET2： PC MARPC+1 PC计算机组成原理 College of Computer Science, SWPU形地 取源操作数，
10、暂存于C， 需5步。PC+1 PCST0： PC MARDT1：M MDR CDT0：C MDR源数ET0：C+R0 MARET1： MDR M ET2： PC MARPC+1 PC例3： MOV X(R1),X(R0)；FT0： M IRM MDR CST1： ST2： ST3： ST4： PC MAR M MDR D形地PC+1 PCDT2： DT3： D+R1 MAR目的地址取目的地址， 暂存于MAR， 需4步。源数送存储器， 需3步。计算机组成原理 College of Computer Science, SWPUFT0： M IR操作时间表 例：MOV(R1),(SP)+；SP MA
11、RM MDR CPC+1 PCCPPCST0：SP+1 SPEMARR SMDRMDR B 输出BDM CPC SP AA+1DMCPSPEMAR PC A A+1RSIR DM1 ST CPFT(P)CPET(P)CPT(P) DMCPMAR输出ASP AT+1 CPT(P)T+1CPT(P)ST1：ST2：1 DT CPFT(P)CPET(P)CPT(P) DT0：R1 MARDMCPMAR输出AR1 A CPT(P)1 ET CPFT(P)CPET(P)计算机组成原理 College of Computer Science, SWPUET1：MDR MPC MARET2：EMARWT+1
12、CPT(P)DMCPMAR输出APC A1 FT CPFT(P)CPET(P)CPT(P)T+1DT0：R1 MARDMCPMAR输出AR1 A CPT(P)1 ETCPFT(P)CPET(P)ET0：C MDRC B 输出BDM CPMDRCPT(P)计算机组成原理 College of Computer Science, SWPURi=MARM=MDR=DM=MDR=DM=MDR=DM=MDR=DM=MDR=DRi-1=Ri,MAR取指PC+1=PCD+Ri=MARM=MDR=D双操作数指令COPD=MDRM=MDR=DI/(R)+ Ri=MARRi=MARPC=MARSRDRPC=MARRi+1=RiRi+1=RiD =MARMDR=MCOPRj=RjRiOPD=MDRMDR=
