控制方式與控制器ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ， A是一個累加寄存器，它將 ALU的輸出接到內部數據總線 IDB上。指令寄存器 IR由兩個 8位寄存器 IRH和 IRL組成，如果是單字節指令則僅存在 IRH中。程序計數器 PC位 11位，故存儲器最大容量只有 211＝ 2K個字節，其中主存物理尋址范圍1K字節，另 1K字節的空間作為 I/O端口寄存器。167。 存儲器 MM采用直接連接在 OAB和 ODB之間， I/O設備和主存統一編址，沒有專門的 I/O指令，輸入、輸出由取數、存數、傳輸指令完成。第五章 控制方式與控制器 模型機的時序系統167。 采用三級時序系統，為了簡化時序系統， 設置三個機器周期 ：取指周期（ FETCH）、分析周期 (ANA)和執行周期（ EXE）。每個機器周期內可以完成一次主存的讀、寫操作。機器周期又可分為若干個節拍 Ti，每個節拍末尾有一個工作脈沖 p。取指周期完成的是公操作，每個指令都要經過這個周期。對于雙操作指令和寄存器間接尋址的情況，取指令第二字節和間接尋址操作都歸入分析周期。而其它指令可直接進入執行周期，而不需要先進入分析周期。每個機器周期都用一個 D觸發器來代表，哪個觸發器處于 “ 1” 狀態，就表示機器正處于哪個周期運行。各周期觸發器如圖 。第五章 控制方式與控制器 組合邏輯控制器設計步驟167。 畫出指令流程圖167。 通常，以指令為出發點，按指令類型分類，將每條指令歸納成若干微操作，然后根據操作的先后順序畫出指令流程圖，這種方法對一條指令的全過程有清晰的線索，易于理解。另一種擬定指令流程的方法是以機器周期為出發點，按機器周期擬定各條指令在本周期內的操作流程。167。 列出微操作時間表167。 將指令流程圖中的微操作合理的安排到各個機器周期的相應節拍和脈沖中去，得到微操作時間表。微操作時間表可以形象地表示出：什么時間、根據什么條件發出哪些微操作信號。167。 進行微操作信號的綜合167。 當列出所有指令的微操作時間表之后，需要對它們進行邏輯綜合分析，把凡是要執行某一微操作的所有條件（哪條指令、哪個機器周期、哪個節拍和脈沖等）都考慮在內，加以分類組合，列出各微操作產生的邏輯表達式，然后加以簡化，使邏輯表達式更為合理。167。 實現電路167。 根據整理并化簡的邏輯表達式組，可以用一系列組合邏輯電路加以實現，并根據邏輯表達式畫出邏輯電路圖，用邏輯門電路的組合來實現之，也可以直接根據邏輯表達式，用 PLA電路實現。第五章 控制方式與控制器 模型機組合邏輯控制器的設計167。 指令流程圖167。 由于在指令執行過程中，取指令是公操作，所以將取指周期獨立出來，取指令公操作的流程圖如 ：167。 取指周期的過程描述如下：167。 （ 1）程序計數器內容送到內部地址總線167。 （ 2）將指令地址送往系統地址總線167。 （ 3）發讀命令 167。 （ 4）從系統數據總線上取出指令送指令寄存器 167。 （ 5）程序計數器內容加 1，準備好下一條待取指令的地址167。 接著將指令 分為兩個類型分別介紹 ，單字節指令和雙字節指令。167。 單字節指令的標志是 IRH7=0。單字節指令一共有四條，根據 IRH的第6， 5位和第 2位來區分指令的具體操作，它們的操作流程圖如圖 所示：圖 取指令操作流程第五章 控制方式與控制器圖 單字節指令操作流程圖第五章 控制方式與控制器167。 在 ADD指令、 SHR指令和第一條 MOV指令中，由于源操作數和目的操作數都在寄存器中，所以不需要訪問內存，故流程較簡單。而指令 MOV Ri,@Rj中，源操作數使用間接尋址，故需要先找到需要訪問的內存單元，再將其內容讀入 CPU中。167。 雙操作指令的標志是 IRH7=1，它們分別是無條件轉移指令、存數和取數指令，其操作流程如圖 ：圖 雙字節指令操作流程圖第五章 控制方式與控制器167。 無條件轉移指令（ JMP）需要將指令兩個字節內容讀入 CPU，以便獲得轉移地址，然后將這個地址送往 PC即可。存數指令（ ST）是將寄存器的內容寫入到內存單元中，也需要先獲得寫入地址，然后再執行 Write指令。取數指令（ LD）是將立即數讀入寄存器中，而立即數的值就是指令第二個字節的內容。167。 指令的微操作時間表167。 表 5－ 2給出了指令的微操作時間表，表中列出的微操作左邊是節拍控制信號，右邊為脈沖控制信號 。 （ 書 上 P80）第五章 控制方式與控制器167。 167。 在畫出全部指令的流程圖和微操作時間表之后，即可對它們進行綜合分析、歸類。根據微操作時間表可以寫出各微操作控制信號的邏輯表達式， 表達式一般包括下列因素 ：微操作控制信號＝周期 節拍 脈沖 操作碼 機器狀態標志167。 下面根據微操作時間表可以列出模型機的部分微操作信號的邏輯式，并進行適當的簡化。如：第五章 控制方式與控制器167。 167。 由上節列出的各微操作控制信號的表達式可以看出，除了個別簡單的是 “ 與 ” 式外，大部分均為 “ 與或 ” 式，按這些邏輯表達式可畫出相應的邏輯電路圖，并用邏輯門電路實現之。167。 例如， PC+1→PC 的邏輯實現如圖 。167。 由于這種電路實際上包括 “ 與項 ” 、 “ 或項 ” ，正好可用大規模集成芯片 PLA來實現。對全部指令的操作時間表進行綜合、分析，求出各個相同的微操作產生條件的邏輯表達式，即可畫出操作完整的控制線路。第五章 控制方式與控制器 微程序控制167。 微程序控制的基本概念167。 微程序設計技術的實質是將程序設計技術和存儲技術相結合，即用程序設計的思想方法來組織操作控制邏輯，將微操作控制信號按一定規則進行信息編碼（代碼化），形成控制字（微指令），再把這些微指令按時間先后排列起來構成微程序，存放在只讀的控制存儲器中 。167。 167。 微程序設計的概念和原理是由 ，一條機器指令分解許多基本的微命令組成的序列，用于計算機控制器的設計。目前，大多數中、小、微型計算機及部分大型機都采用了微程序設計技術來實現控制器功能。 第五章 控制方式與控制器 微程序控制167。 167。 （ 1）微命令和微操作167。 微命令和微操作是一一對應的。 微命令是微操作的控制信號 ， 微操作是微命令的操作過程 。微命令有兼容性和互斥性之分。兼容性微命令是指那些可以同時產生，共同完成某些微操作的微命令；互斥性微命令是指在機器中不允許同時出現的微命令。兼容和互斥都是相對的，一個微命令可以和一些微命令兼容，和另一些微命令互斥。對于單獨一個微命令