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1、硬布线控制器5.5 硬布线控制器n n1 1、实现方法、实现方法 通过逻辑电路直接连线而产生的，又称为组合逻辑控通过逻辑电路直接连线而产生的，又称为组合逻辑控制方式，由门电路和触发器构成物理布线。制方式，由门电路和触发器构成物理布线。n n2 2、设计目标、设计目标 使用最少元件（复杂的树形网络）使用最少元件（复杂的树形网络） 操作速度最高操作速度最高 结构复杂不易调试，小的修改需要全盘重新设计布线结构复杂不易调试，小的修改需要全盘重新设计布线 VLSIVLSI与速度需求与速度需求 硬布线控制器的没落和复兴硬布线控制器的没落和复兴硬布线控制器结构方框图硬布线控制器结构方框图 某一微操作控制信号
2、某一微操作控制信号C是指令操作码译码器输出是指令操作码译码器输出Im、时序信号（节、时序信号（节拍电位拍电位Mi，节拍脉冲，节拍脉冲Tk）和状态条件信号）和状态条件信号Bj的逻辑函数。的逻辑函数。5.5 硬布线控制器n n3、逻辑原理n n（1）逻辑原理图C C是输出，作为为微操作控制信号是输出，作为为微操作控制信号ImIm为译码器输出为译码器输出MiMi为节拍电位为节拍电位TkTk为节拍脉冲为节拍脉冲BjBj为状态条件，即反馈信息为状态条件，即反馈信息5.5 硬布线控制器n n（2）指令的执行流程微程序控制器时序信号简单。只需要若干微程序控制器时序信号简单。只需要若干节拍节拍脉冲脉冲信号即可
3、。信号即可。组合逻辑控制器除了节拍脉冲信号外，还需要组合逻辑控制器除了节拍脉冲信号外，还需要节拍电位节拍电位信号。信号。5.5 硬布线控制器n n工作原理当机器加电工作时，某一操作控制信号当机器加电工作时，某一操作控制信号C C在某在某条特定指令和状态条件下，在某一时序信号的条特定指令和状态条件下，在某一时序信号的特定特定节拍电位节拍电位和和节拍脉冲节拍脉冲时间间隔中起作用，时间间隔中起作用，从而激活这条控制信号线，对执行部件实施控从而激活这条控制信号线，对执行部件实施控制。制。5.5 硬布线控制器P167P167图图5.295.29图图5.29 硬布线控制器的指令周期流程图硬布线控制器的指令
4、周期流程图节拍节拍电位电位节拍节拍电位电位若干个若干个 节拍脉节拍脉冲冲5.5 硬布线控制器n n（3）微操作控制信号的产生在硬布线控制器中，某一微操作控制信号由布在硬布线控制器中，某一微操作控制信号由布尔代数表达式描述的输出函数产生。尔代数表达式描述的输出函数产生。设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所有机器指令流程图，寻找出产生同一个微操作有机器指令流程图，寻找出产生同一个微操作信号的所有条件，并与适当的信号的所有条件，并与适当的节拍电位和节拍节拍电位和节拍脉冲脉冲组合，从而写出其布尔代数表达式并进行组合，从而写出其布尔代数表达式并进行简化，然后用
5、门电路或可编程器件来实现。简化，然后用门电路或可编程器件来实现。5.5 硬布线控制器n n（4）设计步骤画出指令流程图画出指令流程图 列出微操作时间表列出微操作时间表n n将指令流程图中的微操作合理地安排到各个机器周将指令流程图中的微操作合理地安排到各个机器周期的相应节拍和脉冲中去；期的相应节拍和脉冲中去；n n微操作时间表形象地表明：什么时间、根据什么条微操作时间表形象地表明：什么时间、根据什么条件发出哪些微操作信号。件发出哪些微操作信号。5.5 硬布线控制器n n进行微操作信号的综合 当列出所有指令的微操作时间表之后，需当列出所有指令的微操作时间表之后，需要对它们进行综合分析，把凡是要执行
6、某一微要对它们进行综合分析，把凡是要执行某一微操作的所有条件操作的所有条件( (哪条指令、哪个机器周期、哪哪条指令、哪个机器周期、哪个节拍和脉冲等个节拍和脉冲等) )都考虑在内，加以分类组合，都考虑在内，加以分类组合，列出各微操作产生的逻辑表达式，然后加以简列出各微操作产生的逻辑表达式，然后加以简化，使逻辑表达式更为合理。化，使逻辑表达式更为合理。5.5 硬布线控制器n n实现电路根据整理并化简的逻辑表达式组，可以用一系列组合逻辑电路加以实现，加根据逻辑表达式画出逻辑电路图，用逻辑门电路的组合来实现之，也可以直接根据逻辑表达式，用PLA或其他逻辑电路实现。PS.PLA(Programmable
7、logicarrays)可编程逻辑阵列n n例例3:3:n n根据图根据图5.295.29，写出以下操作控制信号，写出以下操作控制信号RDRD（I I）、）、RDRD（DD）、）、WEWE（DD）、）、LDPCLDPC、LDIRLDIR、LDARLDAR、LDDRLDDR、PC+1PC+1、LDR2LDR2的逻的逻辑表达式。其中每个操作控制信号的含义是：辑表达式。其中每个操作控制信号的含义是： RDRD（I I）指存读命令指存读命令 RDRD（DD）数存读命令数存读命令 WEWE（DD）数存写命令数存写命令 LDPCLDPC打入程序计数器打入程序计数器 LDIRLDIR打入指令寄存器打入指令寄
8、存器 LDARLDAR打入数存地址寄存器打入数存地址寄存器 LDDRLDDR打入数据缓冲寄存器打入数据缓冲寄存器 PC+1PC+1程序计数器加程序计数器加1 1 LDR2LDR2打入打入R1R1寄存器寄存器数据通路图RD/WRLDDRLDIRLDPCLDARPC+1图图5.29 硬布线控制器的指令周期流程图硬布线控制器的指令周期流程图列出微操作时间表（根据数据通路和操作流程图）节拍节拍电位电位脉冲脉冲LDARLDDRLDIRM1T1T2T3ADD、STA、JMP、NOP、CLAT4ADD、STA、JMP、NOP、CLAADD、STA、JMP、NOP、CLAM2T1T2T3T4ADD、STA、J
9、MPM3T1T2T3ADD、STAT4进行微操作信号的综合n n图图5.295.29中五条指令的微操作控制信号举例。中五条指令的微操作控制信号举例。 LDAR=M1T4+M2(ADD+STA+JMP)T4LDAR=M1T4+M2(ADD+STA+JMP)T4 LDDR=M1T3+M3(ADD+STA)T3LDDR=M1T3+M3(ADD+STA)T3 LDIR=M1T4LDIR=M1T4 其中其中M1M1、M2M2、M3M3是三个节拍电位信号；是三个节拍电位信号；T3T3、T4T4为时钟周期信号；为时钟周期信号；ADDADD、STASTA、JMPJMP是指令是指令OPOP字段字段译码器的输出信号。译码器的输出信号。 最后给出电路（省略）最后给出电路（省略）
