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1、第三节 组合逻辑控制器原理3.3.1 控制器组成微命令 发生器微命令序列I/O状态控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成PCD寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生器微命令序列I/O状态控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成PCD寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生器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 脉冲型微命令 发生器微命令序列I/O状态控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成PCD寻来自M送M或ALU+1送M2.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
2、修改PC微命令 发生器PC转移执行：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PC 微命令 发生器微命令序列I/O状态 控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成D寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生器PCIR地址码字段译码器微命令发生器地址形成部件寻D4.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PSWPC 微命令 发生器微命令序列I/O状态 控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成D寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生器PCIR PSW工作方式 优先级 T N Z V C15 12 11
3、 8 7 6 5 4 3 2 1 0C=1 进位 V=1 溢出 Z=1 结果为0 N=1 结果为负T=1, 执行跟踪程序（1）条件码反映程序运行结果工作方式 优先级 T N Z V C15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1 0（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.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。工作方式 优先级 T N Z V C15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1
4、0（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。5.时序线路 功能： 控制操作时间和操作时刻。PC 微命令 发生器微命令序列I/O状态 控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成D寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生器PCIR PSW 时序振荡器分频器 时钟脉冲工作脉冲时钟周期(节拍)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1.取指令PCPC 微命令 发生器微命令序列I/O状态 控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成D寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生
5、器PCIR PSW 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+1PC2.取数PC 微命令 发生器微命令序列I/O状态 控制台信息运行状态译码.PSW 时序 IR地址形成D寻来自M送M或ALU+1送M微命令 发生器PCIR PSW 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。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) 时序关系： 晶振输出
6、工作周期1工作周期2工作周期3时钟T1工作脉冲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PC2.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（2）异步控制各
7、项操作按不同需要安排时间，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。 总线主从 从设备： 响应主设备请求的设备。发/接接/发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从设备准备好？YN主设备输出端与总线连接主设备输出端与总线断开时间安排紧凑、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
8、期数总线周期中插入延长周期经总线传送一次数据所用的时间(送地址、读/写)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个时钟周期时钟T1T3T2T4送地址读/写数据 结束 同步方式时钟T1T3T2T4T4T4Tw送地址读/写数据结束总线周期(5T) 扩展同步方式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RQ/GTCPU使用 总线CPU使用 总线CPU使用 总线设备使用 总线设备设备CPUCPU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。 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。
