计算机原理6-信息new

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1、Chapter6CPU组织控制器的基本概念时序系统和控制方式指令的执行过程组合逻辑控制器微程序控制器流水线工作原理16.0计算机的硬件系统典型微机系统2数字逻辑基础补充3-时序逻辑触发器，时序逻辑电路36.1控制器的基本概念一、控制器的功能：“指挥中心”正确且自动地连续执行指令即：向计算机各功能部件发出控制信号1.取指令2.分析指令3.执行指令4.控制程序和数据的输入与结果的输出5.对异常情况和某些请求的处理46.1控制器的基本概念二、控制器的组成指令部件时序部件微操作序列形成部件中断控制逻辑56.1控制器的基本概念操作码地址码

2、IR指令译码器地址形成部件微操作信号发生器微操作命令序列时钟节拍发生器中断控制逻辑状态寄存器中断请求指令结束I/O状态信息控制台信息运行状态程序计数器PC66.1控制器的基本概念控制器基本组成框图（图6.3）前页76.1控制器的基本概念1、指令部件（1）PC程序计数器：存放指令地址，有+1或接收新值功能PC位数与MAR位数一致程序开始时，PC内容为程序在内存的首地址顺序执行，PC内容不断加“1”非顺序时，PC指向目标地址（2）IR指令寄存器：存放当前正在执行的指令内容（OP与OA）86.1控制器的基本概念（3）ID指令译码

3、器：将指令中的OP部分译码，分析是什么操作（4）地址形成部件：指令OA中给出的是形式地址，由寻址方式经过运算得出有效地址2、时序部件（1）脉冲源（2）启停控制逻辑（3）节拍信号发生器按需要给出脉冲信号96.1控制器的基本概念3、中断控制逻辑用来处理中断的硬件电路4、微操作序列形成部件微操作：最基本的、不可再分解的操作。例如：打开一个逻辑门微操作信号发生器：输入：ID译码得出的控制操作信号、时序信号、功能部件返回的状态信号和条件信号输出：完成该指令所需的微操作控制信号106.1控制器的基本概念三、控制器的分类（实现）：根据微操作信

4、号发生器的实现方法不同来分：组合逻辑控制器快，可修改性差微程序控制器设计规整，可修改；速度慢PLA控制器前两者的综合116.2时序系统与控制方式一、三级时序系统——M、T、P1、指令周期：取出一条指令到该指令执行完所需要的时间。不同指令的指令周期不相同2、机器周期（CPU周期）：把指令周期分成取指周期、执行周期等若干机器周期。12多级时序信号之间的关系三级时序信号之间的关系136.2时序系统与控制方式1)不同指令所包含的机器周期数可能不同2)为了控制简单，规定每个M一样长∵CPU访问主存的时间最长∴以主存的工作周期（存取周期

5、）规定机器周期的大小146.2时序系统与控制方式3、节拍T：（时钟周期）把机器周期分成若干个时间相等的节拍，每个节拍完成一个基本操作。如：ALU一次运算、寄存器间一次传送等。154、工作脉冲P：二、时序信号的产生例计数器变化规律：00→01→10→11→00。。。6.2时序系统与控制方式T0T1T2T3P166.2时序系统与控制方式三、控制方式1、同步控制方式（固定时序控制方式）：统一的时序控制，以最复杂指令的操作时间作为统一的时间间隔标准优点：设计简单，容易实现缺点：大多数简单指令空闲时间多，速度降低2、异步控制方式（“

6、应－答”方式）：例如：CPU发出存储器Read信号,——“启动”MEM读结束后，发出MFC信号——“结束”176.2时序系统与控制方式3、联合控制方式（同步＋异步的混合方式）：功能部件内部——同步控制功能部件之间——异步控制例如：CPU内部——同步CPU与外设或主存——异步优点：没有时间浪费，速度提高缺点：控制复杂186.3指令的执行过程系统总线ABCBDBMI/O内总线控制部件时序寄存器MARMDRALUPSWPCIRYZ196.3指令的执行过程一、寄存器的设置：1、通用寄存器：2、专用寄存器：存放特定的内容MAR、MDR

7、、PC、IRPSW：例如8086的PSW为16位，用到9位OFDFIFTFSFZFAFPFCF0246789101115206.3指令的执行过程总线特点：同一个时刻只能有一个发送端，但可以有多个接收端实现方法：三态门控制端输入输出控制信号＝“1”时，门打开，输出＝输入控制信号＝“0”时，门关闭例如：（R0）→R1，因为通过总线传送，控制信号R0out＝1可将R0内容送到总线上，此时令控制R1in＝1，可使R1的接收门打开，完成（R0）→R121习题3.27A,B是两个D型边沿寄存器1）外部数据如何才能传送到B2)如何实现A+B

8、A,A+BB3)若A,B均为锁存器，有什么影响226.3指令的执行过程一个简单的3+2执行过程236.3指令的执行过程二、指令的执行过程：取指令→分析指令→执行指令1、取指令：即((PC))→IR(PC)→AB发READ命令指令内容→DB→IR(PC)＋1