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1、硬硬布线控制器布线控制器江建慧同济大学计算机科学与技术系E-mail:jhjiangb@online.sh.cnhttp://www.plinux.org/teach/jhj/orga/P.12005-5-22JIANGJian-HuiComputerOrganizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系内容提要•硬布线控制计算机•控制器的控制方式–时序与节拍–同步控制–操作控制信号–异步控制–硬布线控制器–联合控制–机器周期的确定–人工控制–机器周期内操作的确定•计算机上电P.2
2、2005-5-22JIANGJian-HuiComputerOrganizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系时序与节拍:固定机器周期数(1/3)时钟周期→机器周期(取指,取操作数…)→指令周期如:4个机器周期取指cy1(初始周期)计算地址cy2如何区分一条指令的不同机器周期?取数cy3执行cy4①计数器+译码器②循环移位寄存器cy1cy2cy3cy4cy1cy2cy3cy4译码器1000计数器cyAcyBP.32005-5-22JIANGJian-HuiComputerOrg
3、anizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系时序与节拍:可变机器周期数(2/3)例:指令A有4个机器周期,指令B有3个机器周期指令A状态迁移00→01→10→11指令B状态迁移00→10→11真值表指令A指令B指令A:______cyAcyBcyA’cyB’cyAcyBcyA’cyB’cyA’=c___yAcyB+cyAcyB_________cyB’=cyAcyB+cyAcyB=cyB0001001001101011指令B:____________10111100cyA’=c
4、yAcyB+cyAcyB=cyB___1100cyB’=cyAcyBcyX:当前周期状态,cyX’:下一周期状态P.42005-5-22JIANGJian-HuiComputerOrganizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系时序与节拍:实现(3/3)resetRcyARcyBCPcyA’cyB’指令A指令B_________cyAcyAcyBcyA___cyBcyB___cyBcyB机器周期的延长(1)封锁CP(2)控制计数器的输入P.52005-5-22JIANGJian
5、-HuiComputerOrganizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系操作控制信号(1/4)IR操作码地址码7-一根线表示一条指令指令译码器-同时只有一根线有效III01…127cy1cy2组合逻辑电路cy3cy4…操作控制信号P.62005-5-22JIANGJian-HuiComputerOrganizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系操作控制信号例:ADD(2/4)-一个机器周期由T1和T2两个节拍组成-ADS
6、在T1节拍起作用(1)取指(只允许安排与指令类型无关的操作)指令地址送AB:PC→AB=cy1(3)取操作数从存储器取指令送DB:操作数地址送AB:AR→AB=ADD⋅cy3ADS=cy1____⋅T1,M/IO#=cy1,由存储器将操作数送DB:W/R#=cy1ADS=ADD________⋅cy3⋅T1,M/IO#=ADD⋅cy3,指令送IR:DB→IR=cy1W/R#=ADD⋅cy3PC+1:PC+1=cy1操作数送DR:DB→DR=ADD⋅cy3(2)计算操作数地址(4)执行加法运算并送结果取源操作数的地址码:两个源操作数送
7、ALU:rs1→GR=ADD⋅cy2,(rs1)→ALU=ADD⋅cy2,rs→GR=ADD⋅cy4,(rs)→ALU=ADD⋅cy4,Disp→ALU=ADD⋅cy2DR→ALU=ADD⋅cy4加法运算:+=ADD⋅cy2加法运算:+=ADD⋅cy4有效地址送AR:ALU→AR=ADD⋅cy2送结果:ALU→GR=ADD⋅cy4P.72005-5-22JIANGJian-HuiComputerOrganizationandArchitecture,Copyright2004TJU计算机科学与技术系操作控制信号(3/4)•对所有指令
8、,cy1周期中所产生的信号是相同的•不同周期中的同一信号需要进行组合–如+=ADD⋅cy2+ADD⋅cy4+SUB⋅cy2+…•同类指令所需的控制信号大部分是相同的–如ADD与SUB,只有+,-命令不同•操作码编码时应该考虑简化逻辑表
