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1、计算机结构与逻辑设计计算机结构与逻辑设计吴键雄学院吴键雄学院08级级（第十五次课）n请设计节拍发生器请设计节拍发生器n1- 小周期（模小周期（模4）n 方法方法1 计数器计数器+译码器译码器n 方法方法2 环行计数器环行计数器n 方法方法3n2- 大周期大周期 I 和和 E，也可用一也可用一个触发器实现个触发器实现n解读图解读图7.37.3n ALU ALU 的运行过程的运行过程n 各单元的作用各单元的作用n 位与位之间的连接位与位之间的连接n n将累加器将累加器ACCACC中的数据清零中的数据清零将将MBRMBR中的数据送入中的数据送入B B寄存器寄存器将将B B寄存器寄存器中的数据与累加器
2、中的数据与累加器ACCACC中的数据相加中的数据相加将被加数送入将被加数送入ACCACCn将将MBRMBR中的数据送入中的数据送入B B寄存器寄存器将将B B寄寄存器中的数据与累加器存器中的数据与累加器ACCACC中的数据中的数据相加（减）相加（减）加法或减法加法或减法nALU ALU 的运行特征的运行特征? ?l以寄存器之间的数据传送为核心以寄存器之间的数据传送为核心, , 每个节拍执行一次传送每个节拍执行一次传送( (操作操作), ), 安排一个命令安排一个命令, , 这些命令按一定这些命令按一定顺序执行。顺序执行。n此此模模型型机机中中有有哪哪些些寄寄存存器器？它它们们的的作作用用如如何
3、何？各各与与哪哪些些器器件件有有信信息息传传递递关关系系？传传递递方方向向如如何何？（也也就就是是每每个个寄寄存存器器将将完完成成哪哪些些微微操操作作，用用RTLRTL语语言言描描述述）？每每个个寄寄存存器器应应受受什什么么控控制制信信号号控控制制？n围绕存储器n MBR：OPRMBR；BRMBRn MAR： MARMBR；n R-FF：R1 ；R0；n W-FF：W1；W0；n围绕ALUn ACC：ACBR+AC；ACBR-AC；AC0n BR： BRMBR；n其他n OPR：OPMBRn IC：ICIC+1；IC0；n I-FF：I1：I0n E-FF：E1；E0；n什么是指令的周期和节拍
4、什么是指令的周期和节拍n这这些些周周期期和和节节拍拍是是如如何何定定时时的？的？n说说出出四四条条普普通通指指令令的的操操作作程程序并用序并用RTLRTL流程图表示。流程图表示。R 1R 0 OP MBIC IC+1MA MB I 0 E 1R 1R 1R 1W 1 AC MBRR 0 BR MBR0 AC0 BR MBR 0 BR MBW 0AC AC+BRAC AC+BRAC AC-BRMA IC E 0 I 1MA IC E 0 I 1MA IC E 0 I 1MA IC E 0 I 1ADDSUBTRACTCLEAR AND ADDSTOREn控制信号如何产生？控制信号如何产生？n解读
5、图解读图7.87.8n组合电路控制器组合电路控制器节拍信号节拍信号（ITiITi）与译码器输出（与译码器输出（ADDADD、SUBSUB、CLACLA、STOSTO等）组合成若干等）组合成若干命令控制信号的传送。命令控制信号的传送。 OPR译译码码器器ADDSUBCLASTO n有有哪哪些些无无操操作作指指令令? ?其其执执行行过过程程与其他算术指令有何区别与其他算术指令有何区别? ?nSKIPSKIPnJAMPJAMPnBRANCHBRANCHn只有只有I I周期，无周期，无E E周期周期n叙述移位指令的执行过程叙述移位指令的执行过程l移位操作移位操作循环操作循环操作另开一周期另开一周期n若
6、若将分支指令加入图将分支指令加入图7.87.8所示所示之组合电路控制器中，应怎样之组合电路控制器中，应怎样安排安排? ?n 以以SKIPSKIP指令为例指令为例: :n先观察它与原有的指令有何不先观察它与原有的指令有何不同同? ? ADD SKIPIT0 R 1 R 1 IT1 OPR MBR OPR MBR IT2 IC IC+1 IC IC+1IT3 MAR MBR MAR IC I 0, E 1& IT3&1 &SKIP IC INTO MAADDSUBCLASTOSET E RESET I MB INTO MA IT3SET E RESET I MB INTO MA&n微程序控制器微程
7、序控制器解读图解读图7.107.10微操作码微操作码微地址微操作命令操作码操作码 000 C15，C231 C21，C232 C253 01010020C18，C2321C8,C15,C2322C14,C22,C2323C11,C2324C19,C26250 操作码操作码:010 C15，C231 C21，C232 C254011001 C24525 C18，C2326 C8,C15,C2327 C14,C22,C2328 C12,C2329C19,C26300n微程序控制器与组合电路控制器的微程序控制器与组合电路控制器的区别在哪里？区别在哪里？ 组合电路控制器组合电路控制器 微程序控制器微程
8、序控制器控制过程控制过程 节拍信号控制节拍信号控制固定固定 微程序安排微程序安排任意任意操作命令操作命令 节拍信号与译码节拍信号与译码 ROM的输出的输出 组合产生组合产生 n在图在图7.107.10中增加跳转指令。中增加跳转指令。确定跳转指令的操作码确定跳转指令的操作码06060 C15 （ R 1） C23 （ICR ICR+1）1 C21（OP MB）C232 C25 （ICR ICR+OPR+1）下一微指令地址下一微指令地址 2+6+1=99 （下一微指令地址（下一微指令地址，设为，设为50） 110010 0000000000000000010050000000 0010000000
9、0000001000C9 IC MB，C23C19 MA IC，C26下一微地址为下一微地址为051 000000 000000000000100000011 & &1ACnFRAC8C9ICMB IC IC+1宏宏指令指令指令指令微指令微指令某个运算某个运算操作操作微操作微操作指令指令微指令微指令 操作码操作码 操作数地址操作数地址微指令跳转地址微指令跳转地址 微操作命令码微操作命令码 第八章第八章 小结小结n一，计算机结构与组成的区别一，计算机结构与组成的区别n结构结构程序员所必须了解的，程序员所必须了解的，与结构有关的内容。（指令字长，与结构有关的内容。（指令字长，指令数，数据字长，编码
10、方式，指令数，数据字长，编码方式，存储器组织，接口方式等）存储器组织，接口方式等）n组成组成硬件结构硬件结构n二、如何提高计算机的运算速度和运算二、如何提高计算机的运算速度和运算能力？能力？n充分利用充分利用CPUCPU的处理速度的处理速度n充分利用充分利用CPUCPU的处理能力的处理能力充分利用充分利用CPUCPU的处理速度的处理速度n单程序单程序多程序多程序n 单指令单指令多指令（流水线）多指令（流水线）n n多多程序运行程序运行n 单单程序程序访问外设访问外设多程序多程序程序程序1 1程序程序2 2程序程序3 3等待时间等待时间对每一条指令对每一条指令, ,时间加长了时间加长了, ,但总
11、体速度得以提高但总体速度得以提高n多多指令运行指令运行FIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAR 1 提取指令提取指令 FIOP MB 解释指令解释指令 DIIC IC+1MA MB 产生操作数地址产生操作数地址 GOAR 1BR MB 置操作数置操作数 LOA A+B 执行指令执行指令 EIMA ICFIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAFIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAFIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAFIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAFIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAFIFIDIDIEIEILOLOGOAGOAFIFIDIDIEIEILO
12、LOGOAGOAFIFIDIDILOLOGOAGOAFIFIDIDIGOAGOAFIFIDIDI充分利用充分利用CPUCPU的处理能力的处理能力n单地址指令单地址指令多地址指令多地址指令n 堆栈结构堆栈结构n CISCRISCCISCRISC充分利用充分利用CPUCPU的处理能力的处理能力n单地址指令单地址指令n一条加法宏指令，其两个操作数全一条加法宏指令，其两个操作数全放在存储器中，分两次取出，运算放在存储器中，分两次取出，运算后再存进存储器后再存进存储器n 至少至少4 4 5 5条指令完成条指令完成n 至少至少3 3次读写存储器次读写存储器操作码操作码 操作数地址操作数地址充分利用充分利用
13、CPUCPU的处理能力的处理能力n多地址指令多地址指令操作码操作码 地址地址1 1 地址地址2 2寄存器寄存器 寄存器寄存器寄存器寄存器 存储器存储器存储器存储器 寄存器寄存器存储器存储器 存储器存储器运算的操作数运算的操作数减少，减少了减少，减少了对存储器读写对存储器读写的次数。因而的次数。因而提高了速度。提高了速度。但增加了设备但增加了设备量。量。以以设备换取速度！设备换取速度！充分利用充分利用CPUCPU的处理能力的处理能力nCSICCSIC复杂指令集复杂指令集n 指令复杂了，指令条目多了，设备指令复杂了，指令条目多了，设备相应增加，设备的增加也降低了速度。相应增加，设备的增加也降低了速
14、度。nRISCRISC精简指令集精简指令集 n 选择少数简单而优秀的指令组成选择少数简单而优秀的指令组成 学习总结本课程的目的与任务本课程的目的与任务n掌握数字电路及系统的分析、设计方法掌握数字电路及系统的分析、设计方法n掌握计算机硬件结构的基本原理和用数掌握计算机硬件结构的基本原理和用数字电路实现的方法字电路实现的方法本本课程的结构课程的结构n绪论绪论总述总述n1 1 3 3章章基本理论与基本方法基本理论与基本方法n4 4 7 7章章计算机各部分的功能与设计计算机各部分的功能与设计n8 8章章新技术、新理念新技术、新理念本本课程的学习方法课程的学习方法n抓抓基本概念基本概念n 基本方法基本方
15、法n 基本思路基本思路n 基本应用基本应用n 基本技能基本技能绪论绪论n基本概念基本概念n 1）数字信号的定义及其优点）数字信号的定义及其优点n 2）计算机的结构及其运行特点）计算机的结构及其运行特点n 3）纯硬件数字系统与计算机的异同）纯硬件数字系统与计算机的异同n基本思路基本思路n 1）信号携带信息的方式与其处理方法）信号携带信息的方式与其处理方法n 2）诺依曼思想）诺依曼思想计算机中的数制和码制计算机中的数制和码制n基本概念基本概念n 1）数制（基数，权，表达式）数制（基数，权，表达式）n 2）二进制的优点二进制的优点n 3）数与码的区别，计算机中信息的表）数与码的区别，计算机中信息的表
16、达达n 4）机器数的表示方法（原码、补码、）机器数的表示方法（原码、补码、反码及其运算法则）反码及其运算法则）计算机中的数制和码制计算机中的数制和码制n基本方法基本方法n 1）数的按权展开以及叠代公式（二进制）数的按权展开以及叠代公式（二进制）n N = rn-1 rn-2 ri r1 r0 . r-1 r-2 r-m n = ri 2i n-1 -mn （设为设为8 8位整数位整数, , 6位小数位小数） N = (r72+ r6) 2+ r5 ) 2+ r4) 2+ r3 ) 2+ r2) 2+ r1) 2+ r0 N =0.5(r-1+0.5(r-2+0.5(r-3+0.5(r-4+ 0
17、.5(r-5 + 0.5r-6)2)原码、（真）补码、原码、（真）补码、R-1补码补码 原码原码符号位符号位+尾数尾数 补码补码符号位符号位+（Rn- -尾数）尾数） R-1补码补码符号位符号位+（Rn- -1- -尾数）尾数）n3 3）原码、补码、反码的运算）原码、补码、反码的运算n 溢出的处理溢出的处理n4 4）定点数与浮点数的表示方法）定点数与浮点数的表示方法计算机中的数制和码制计算机中的数制和码制n基本思路基本思路n1）数制）数制以权为核心，一切进位、运以权为核心，一切进位、运算、转换都围绕权字展开。算、转换都围绕权字展开。n2）计算机中的一切信息均用）计算机中的一切信息均用0和和1表
18、示。表示。n3）码不是数，数是客观存在的物理量的）码不是数，数是客观存在的物理量的标度，码是计算机中用来表示数的方式，标度，码是计算机中用来表示数的方式，同一个数可以有各式各样的码来表示，同一个数可以有各式各样的码来表示，通常有长度的概念。通常有长度的概念。n4 4）原码）原码由数自然转换而来，人所熟由数自然转换而来，人所熟悉，计算机中不采用。悉，计算机中不采用。n 补码补码计算机中采用，数字输入进计算机中采用，数字输入进入计算机系统操作之前，必先转换成补入计算机系统操作之前，必先转换成补码。码。n 反码反码由于反码（负数）尾数的二由于反码（负数）尾数的二进制码元与原码恰好相反，而相应的补进制
19、码元与原码恰好相反，而相应的补码为反码码为反码+1+1，所以通常用反码作为原码，所以通常用反码作为原码与补码之间转换的媒介。计算机中也可与补码之间转换的媒介。计算机中也可使用反码系统。使用反码系统。n5 5）补码与相反数的区别）补码与相反数的区别n 负数负数-91 -91 n 原码原码 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1n 求补（尾数变反加求补（尾数变反加1 1）得其补码为）得其补码为n 补码补码 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 仍是负数仍是负数n 负数负数-91-91的相反数的相反数+91+91n-91-91的补码的补码 1 1 0
20、 1 0 0 1 0 10 1 0 0 1 0 1n+91+91的补码的补码 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 原码求补码为不带符号的求补，在某些接口中存在。原码求补码为不带符号的求补，在某些接口中存在。求相反数为连同符号的求补，在运算过程中存在。求相反数为连同符号的求补，在运算过程中存在。计算机中的数制和码制计算机中的数制和码制n基本应用基本应用n 1）设计求补电路，求反电路）设计求补电路，求反电路n 2）设计二进制与）设计二进制与BCD码之间的的转码之间的的转换电路换电路计算机中的数制和码制计算机中的数制和码制n基本技能基本技能n1）十进制）十进制二进制二进制
21、八进制八进制十十六进制六进制NBCD码码其他其他BCD码码n之间的互换。之间的互换。n2）原码）原码反码反码补码之间的互换补码之间的互换第二章第二章 逻辑函数与门网络逻辑函数与门网络 n基本概念基本概念n1）布尔代数）布尔代数逻辑命题与逻辑描述逻辑命题与逻辑描述n2）逻辑函数）逻辑函数各种描述方法及其相互各种描述方法及其相互关系关系n3）组合逻辑）组合逻辑定义与电路特点定义与电路特点第二章第二章 逻辑函数与门网络逻辑函数与门网络n基本方法基本方法n 逻辑简化技术逻辑简化技术n 卡诺图简化技术卡诺图简化技术n 标准化实现技术标准化实现技术n MSI器件的扩展方法器件的扩展方法n 下一事件模拟方法
22、下一事件模拟方法n PLD图形表示方法图形表示方法n 组合逻辑电路的分析与设计方法组合逻辑电路的分析与设计方法n 混合逻辑描述方法混合逻辑描述方法第二章第二章 逻辑函数与门网络逻辑函数与门网络n基本思路基本思路n 组合电路的设计组合电路的设计n 最小化的思想最小化的思想相邻项合并、最相邻项合并、最n 小闭覆盖小闭覆盖n 标准化标准化化成最基本的单元（最化成最基本的单元（最n 小项）然后再组合小项）然后再组合n 器件延迟器件延迟竞争竞争险象险象消除消除与避免与避免n 大规模集成的必要与方法大规模集成的必要与方法第二章第二章 逻辑函数与门网络逻辑函数与门网络n与（非）门网络与（非）门网络（译码器）
23、（译码器）+或门或门=与、与、或网络或网络（数据选择器）（数据选择器）多个组合多个组合与、或与、或阵列阵列（PLD）n与阵列与阵列+或阵列或阵列=译码译码+编码编码=地址地址+存储器存储器nPROMPLAPAL第二章第二章 逻辑函数与门网络逻辑函数与门网络n基本应用基本应用n 构成运算电路、处理电路构成运算电路、处理电路编码器、编码器、译码器、码制变换器、数据选择器、比译码器、码制变换器、数据选择器、比较器、加法器、减法器、求补电路、求较器、加法器、减法器、求补电路、求反电路、乘法电路、奇偶校验电路反电路、乘法电路、奇偶校验电路n 设计各种接口电路设计各种接口电路n CPLD的编程阵列的编程阵
24、列 第二章第二章 逻辑函数与门网络逻辑函数与门网络n基本技能基本技能n 将逻辑命题转化为逻辑描述将逻辑命题转化为逻辑描述n 分析组合逻辑电路分析组合逻辑电路n 设计组合逻辑电路（最小化、标准化）设计组合逻辑电路（最小化、标准化）n 各种描述方法之间的转换各种描述方法之间的转换n 各种各种MSI组合逻辑器件的运用组合逻辑器件的运用n VHDL描述组合逻辑电路描述组合逻辑电路第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路 n基本概念基本概念n1）存储、触发与控制）存储、触发与控制n2）时序电路的状态与行为）时序电路的状态与行为n3）数据信号的传送）数据信号的传送第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路n基本
25、方法基本方法n 时序电路（含触发器）的描述方法时序电路（含触发器）的描述方法n （小规模器件构成的）同步时序的分（小规模器件构成的）同步时序的分析方法与设计方法析方法与设计方法n MSI时序逻辑器件功能表阅读方法时序逻辑器件功能表阅读方法n MSI时序逻辑器件的级连方法时序逻辑器件的级连方法n （MSI时序逻辑器件构成的）时序逻辑时序逻辑器件构成的）时序逻辑电路分析方法和设计方法电路分析方法和设计方法第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路n基本思路基本思路n组合逻辑组合逻辑+正反馈（延时）正反馈（延时）=基本触基本触发器发器+门控电路门控电路=锁存器锁存器
26、 +防竞态措施防竞态措施=无竞态触发器无竞态触发器同步时同步时序逻辑电路序逻辑电路 n竞态产生的原因及其解决办法竞态产生的原因及其解决办法 （割断输（割断输入输出直接联系入输出直接联系主从方式，缩短开门主从方式，缩短开门时间时间边沿方式）边沿方式）第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路n真值表真值表（加上内输入和次态）（加上内输入和次态）状态状态转换真值表转换真值表状态转换卡诺图状态转换卡诺图状状态图态图n时钟的控制作用时钟的控制作用同步与异步同步与异步第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路n基本应用基本应用n 寄存器寄存器n 触发器触发器一位寄存器一位寄存器n 数据寄存器数据寄存器多位寄存器
27、多位寄存器n 移位寄存器移位寄存器数据可移动寄存器数据可移动寄存器n 计数器计数器每次加（减）寄存器每次加（减）寄存器n 存储器存储器寄存器阵列寄存器阵列n 时序机时序机第三章第三章 时序逻辑电路时序逻辑电路n基本技能基本技能n触发器画波形触发器画波形n简单时序电路画波形简单时序电路画波形n同步时序电路分析，画状态图同步时序电路分析，画状态图n阅读阅读MSI时序器件功能表，识别器件，正确使时序器件功能表，识别器件，正确使用用nVHDL描述时序电路功能描述时序电路功能nMSI混合电路的分析与设计混合电路的分析与设计第四章第四章 算术逻辑运算电路算术逻辑运算电路 n基本概念基本概念n1）基本运算电
28、路）基本运算电路组合电路组合电路 n2）运算器（）运算器（ALU）的设计方法的设计方法算法算法及其实现方法及其实现方法n3）运算器的主要矛盾）运算器的主要矛盾n 第四章第四章 算术逻辑运算电路算术逻辑运算电路n基本方法基本方法n 基本运算电路的设计方法基本运算电路的设计方法n 组合电路的设计方法组合电路的设计方法n 根据算法确定根据算法确定n ALU 的构成方法的构成方法n 算法算法流程流程结构结构控制流控制流n 第四章第四章 算术逻辑运算电路算术逻辑运算电路n基本思路基本思路n 基本运算为组合电路基本运算为组合电路n 控制数据在寄存器中的传送控制数据在寄存器中的传送n 算术运算的实现方法算术
29、运算的实现方法 组合电路组合电路 ROM（查表）查表） 用最基本的运算电路按算法进行用最基本的运算电路按算法进行 n 串行运算与并行运算串行运算与并行运算 第四章第四章 算术逻辑运算电路算术逻辑运算电路n基本应用基本应用n 计算机的基本组成计算机的基本组成n 某些电路中的计算环节某些电路中的计算环节n 逻辑判断电路逻辑判断电路第四章第四章 算术逻辑运算电路算术逻辑运算电路n基本技能基本技能n 设计与应用基本运算电路设计与应用基本运算电路n 根据算法确定根据算法确定ALU结构与安排命令流结构与安排命令流（用（用RTL语言绘出流程图）语言绘出流程图）n n 第五章第五章 存储器存储器n基本概念基本
30、概念n1）主存的结构与存储机理）主存的结构与存储机理n2）计算机中存储器系统的层次化设计）计算机中存储器系统的层次化设计n3）虚拟存储器）虚拟存储器第五章第五章 存储器存储器n基本方法基本方法n 存储器的字、位扩展方法存储器的字、位扩展方法n 存储器的层次化管理方法存储器的层次化管理方法 n 第五章第五章 存储器存储器n基本思路基本思路n 按地址访问存储单元按地址访问存储单元n 存储器虽然是一个存储器件，但在使存储器虽然是一个存储器件，但在使用中却相当于组合电路用中却相当于组合电路n 存储器自身的主要矛盾存储器自身的主要矛盾速度与成速度与成本（容量）本（容量）存储器层次化管理体系存储器层次化管
31、理体系n 存储器存取速度与存储器存取速度与CPU高速处理能力高速处理能力之间的矛盾之间的矛盾 第五章第五章 存储器存储器n基本应用基本应用n 1）存储数据与指令）存储数据与指令n 2）实现组合逻辑函数）实现组合逻辑函数n 3）配合触发器实现时序逻辑）配合触发器实现时序逻辑n n 第五章第五章 存储器存储器n基本技能基本技能n 正确读写存储器（波形）正确读写存储器（波形）n 能正确扩展存储器的容量能正确扩展存储器的容量第六章第六章 终端、总线与接口终端、总线与接口 n基本概念基本概念n1）哑终端与智能终端）哑终端与智能终端n2）终端与）终端与CPU通信方式及其主要矛盾通信方式及其主要矛盾n3）D
32、/A的基本原理的基本原理n4）量化）量化（数字化数字化A/D ）的基本原的基本原理理n5）总线的种类与作用）总线的种类与作用n6）接口的定义与作用）接口的定义与作用第六章第六章 终端、总线与接口终端、总线与接口n基本方法基本方法n 输入的编码方法（对键盘输入的编码方法（对键盘开关信号，开关信号，对模拟信号对模拟信号A/D）n 输出的译码方法（译成开关信号，译输出的译码方法（译成开关信号，译成模拟信号）成模拟信号）n A/D与与D/A转换的原理与方法转换的原理与方法 第六章第六章 终端、总线与接口终端、总线与接口n基本思路基本思路n 输入设备输入设备编码器，输出设备编码器，输出设备译码译码器器模
33、、数之间接口模、数之间接口A/D、D/An 慢终端与快慢终端与快CPU的矛盾的矛盾解决策略解决策略接口要求接口要求第六章第六章 终端、总线与接口终端、总线与接口n基本应用基本应用n 计算机终端与计算机终端与CPU之间的接口逻辑之间的接口逻辑n 电子系统中模拟与数字之间的接口电电子系统中模拟与数字之间的接口电路与有关逻辑路与有关逻辑n 电子系统中各部件之间的接口与逻辑电子系统中各部件之间的接口与逻辑第六章第六章 终端、总线与接口终端、总线与接口n基本技能基本技能n合适选用合适选用A/D与与D/A，计算计算A/D与与D/A的参数的参数n选择（选择（CPU与终端之间）合理的通信方式，与终端之间）合理
34、的通信方式，设计其接口逻辑与电路设计其接口逻辑与电路n计算计算A/D、D/A的有关数据与时序流程的有关数据与时序流程n安排校验码安排校验码第七章第七章 控制单元控制单元 n基本概念基本概念n1）控制什么？）控制什么？n2）如何控制？）如何控制？n3）微程序控制器与程序控制器的区别）微程序控制器与程序控制器的区别n4）纯硬件控制器与程序控制器的区别）纯硬件控制器与程序控制器的区别n5）第七章第七章 控制单元控制单元n基本方法基本方法n 组合电路控制器组合电路控制器将节拍信号与译码将节拍信号与译码器输出信号组合产生不同的命令控制数据器输出信号组合产生不同的命令控制数据的传送的传送n 微程序控制器微
35、程序控制器将各种命令存于微存将各种命令存于微存储器（储器（ROM）中，按微程序安排取出这些中，按微程序安排取出这些命令控制数据的传送命令控制数据的传送n 纯硬件控制器（时序机）纯硬件控制器（时序机）n RTL语言语言描述寄存器中数据的传递描述寄存器中数据的传递 第七章第七章 控制单元控制单元n基本思路基本思路n 控制数据在寄存器之间的传送控制数据在寄存器之间的传送 控制目标寄存器的接受控制目标寄存器的接受处理（运算）处理（运算）属组合电路，不占时间属组合电路，不占时间n 控制过程按算法流程进行控制过程按算法流程进行设计受设计受控电路控电路安排算法流程安排算法流程设计控制设计控制器（时序机）器（
36、时序机）联机试验联机试验n 第七章第七章 控制单元控制单元n基本应用基本应用n 计算机与数字系统的核心电路计算机与数字系统的核心电路第七章第七章 控制单元控制单元n基本技能基本技能n1）能根据算法确定控制流程（用）能根据算法确定控制流程（用RTL语语言描述）言描述）n2）能在教材提供的控制器电路上增添新）能在教材提供的控制器电路上增添新的控制指令的控制指令n3）根据控制流程设计控制器）根据控制流程设计控制器状态机状态机n 设计（以后）设计（以后）第八章第八章 计算机结构计算机结构n基本概念基本概念n1）计算机结构与计算机组成的区别与联）计算机结构与计算机组成的区别与联系系n2）提高计算机性能的
37、主要矛盾）提高计算机性能的主要矛盾n3）第八章第八章 计算机结构计算机结构n基本方法基本方法n充分运用计算机的高运算速度充分运用计算机的高运算速度n 多程序多程序多指令（流水线）多指令（流水线）n充分运用计算机的强处理能力充分运用计算机的强处理能力n 多地址多地址CISCRISCn 多寄存器技术多寄存器技术n 堆栈技术堆栈技术n 第八章第八章 计算机结构计算机结构n基本思路基本思路n1）提高计算机运算速度的途径）提高计算机运算速度的途径n 充分运用充分运用CPU的强运算能力的强运算能力n 充分运用充分运用CPU的高运算速度的高运算速度n2）CPU与外设的不协调与外设的不协调多程序时分多程序时分
38、复用；指令执行中各微操作的对象不同复用；指令执行中各微操作的对象不同多指令流水线执行多指令流水线执行第八章第八章 计算机结构计算机结构n3）减少减少CPU CPU 与存储器访问的次数（减少与存储器访问的次数（减少使用指令的次数）使用指令的次数）多地址指令多地址指令多寄存器技术多寄存器技术堆栈技术堆栈技术CISCRISC第八章第八章 计算机结构计算机结构n基本应用基本应用n新型新型RISC计算机计算机n流水线原理在触发器等新型高速器件和流水线原理在触发器等新型高速器件和新型高速电路中的运用新型高速电路中的运用n堆栈技术堆栈技术n单片机单片机第八章第八章 计算机结构计算机结构n基本技能基本技能n分
39、析各种新结构的优缺点分析各种新结构的优缺点n会使用堆栈等器件会使用堆栈等器件复习要领复习要领n掌握基本概念掌握基本概念 从基本思路入手，结合从基本思路入手，结合基本应用来理解，基本应用来理解， 注意功能之间的联系注意功能之间的联系与拓展与拓展n熟练基本方法好基本技能熟练基本方法好基本技能 前者牵涉方前者牵涉方法论，注意方法的共性，后者则要练习，法论，注意方法的共性，后者则要练习，适当作点题。适当作点题。n从第从第4章开始，每章要抓住一、二个要点章开始，每章要抓住一、二个要点（一、二句话）（一、二句话）n具体内容可参照平时测验和课堂练习加具体内容可参照平时测验和课堂练习加以发挥。以发挥。n题型与评分题型与评分 概念、常识、分析、设计概念、常识、分析、设计n成绩评定成绩评定n 实验实验 50% （考试、平时）（考试、平时）n 理论理论 50% （考试（考试40% n 平时平时10%） n 祝大家都取祝大家都取 得优良成绩得优良成绩
