《控制单元的功能》PPT课件

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1、第９章控制单元的功能9.1操作命令的分析9.2控制单元的功能9.1操作命令的分析完成一条指令分4个工作周期取指周期间址周期执行周期中断周期一、取指周期PCMAR地址线1RM(MAR)MDRMDRIR(PC)+1PC+1MDRCUMARPCIR存储器CPU地址总线数据总线控制总线9.1操作命令的分析OP（IR）CU二、间址周期M(MAR)MDR1RAd(IR)MARMDRAd(IR)MDRCUMARCPU地址总线数据总线控制总线IR存储器指令形式地址有效地址三、执行周期1.非访存指令(1)CLA清A(2)COM取反(4)CSL循

2、环左移(3)SHR算术右移(5)STP停机指令0ACCACCACCL(ACC)R(ACC),ACC0ACC0R(ACC)L(ACC),ACC0ACCn0G运行标志触发器2.访存指令Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDR(ACC)+(MDR)ACCAd(IR)MAR1WACCMDRMDRM(MAR)STAXADDX(2)存数指令(1)加法指令指令说明：X为直接寻址；此指令是将X所指向的存储单元中的内容与累加器中的相加，结果存入累加器。指令说明：X为直接寻址；此指令是将累加器中的内容送到X所指向的存储单元。(3)取数指令Ad(I

3、R)MAR1RM(MAR)MDRMDRACC3.转移指令(1)无条件转(2)条件转移Ad(IR)PCA0•Ad(IR)+A0(PC)PCLDAXJMPXBANX（负则转）4.三类指令的指令周期取指周期执行周期取指周期执行周期取指周期执行周期取指周期间址周期执行周期非访存指令周期直接访存指令周期间接访存指令周期转移指令周期取指周期间址周期执行周期间接转移指令周期四、中断周期程序断点存入“0”地址程序断点进栈0MAR1WPCMDRMDRM(MAR)向量地址PC0EINT（置“0”）0EINT（置“0”）向量地址PCMDRM(MAR

4、)PCMDR1W中断识别程序入口地址MPC(SP)1MAR9.2控制单元的功能一、控制单元的外特性指令寄存器控制单元CU…时钟标志CPU内部的控制信号到系统总线的控制信号来自系统总线的控制信号系统总线1.输入信号(1)时钟(2)指令寄存器(4)外来信号(3)标志CU受时钟控制控制信号与操作码有关OP(IR)CUCU受标志控制INTR中断请求HRQ总线请求一个时钟脉冲发一个操作命令或一组需同时执行的操作命令如2.输出信号(1)CPU内的各种控制信号(2)送至控制总线的信号RiRj(PC)+1PCINTAHLDA访存控制信号访IO

5、/存储器的控制信号读命令写命令中断响应信号总线响应信号MREQIO/MRDWRALU＋、－、与、或……时钟CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信号CPU内部总线MDRO控制信号…地址线数据线YiACOALUiZOACiMARiIRiPCOPCiMDRi2.采用CPU内部总线方式二、控制信号举例MDRMDRCU(1)ADD@X取指周期PCCU发读命令1RMDROP（IR）（PC）+1PCIRPCMARACYALUZ…控制信号IRiIRiPCOPCOMARiMARiMDROMDRO…数据线数据线控制信号CPU内部总线时钟地

6、址线地址线MARMDRIRCUIRPCPCMDRMARCUIRPCPCCU(2)ADD@X间址周期MDR1RMDR有效地址Ad（IR）MDROMDRO数据线数据线时钟CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信号…控制信号CPU内部总线MDRIRMARiMARi地址线地址线MARIRiIRiMARMDRIRMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDRO形式地址MARCU时钟CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信号CPU内部总线MDROMDRO(3)ADD@X执行周期1RMDRZAC（AC）+（Y）MDR控制信号

7、…MARMDR地址线地址线数据线数据线MARMDRYMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDROMDROMDROYiYiYALUACACOACOALUiALUiALUALUACZZZZOZOACiACiACACACACMARiMARiALUACCU例9.2已知单总线计算机结构如图所示，其中M为主存，XR为变址寄存器，EAR为有效地址寄存器，LATCH为锁存器。图中各寄存器的输入和输出均受控制信号控制，如PCi表示PC的输入控制。设指令地址已存于PC中，画出ADDX，D（X为变址寄存器XR，D为形式地址）和STA＊D（＊

8、表示相对寻址，D为相对位移量）两条指令的指令周期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。三、多级时序系统1.机器周期(1)机器周期的概念(2)确定机器周期需考虑的因素(3)基准时间的确定所有指令执行过程中的一个基准时间每条指令的执行步骤每一步骤所需的时间以完成最复杂指令功能的时