第九章 控制单元的功能

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1、9.1微操作命令的分析9.2控制单元的功能第九章控制单元的功能9.1微操作命令的分析完成一条指令分四个工作周期取址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）+1PCCPU+1PCCUMARMDR地址总线数据总线控制总线IR存储器二、间址周期指令形式地址MAR1RM（MAR）MDRAd（IR）MARAd（IR）MDRMARCU地址总线数据总线控制总线存储器CPUMDRIR三、执行周期1非访存指令（1）CLA清A0ACC（2）COM取反ACCACC（3）SHR算术右移L（ACC）R（ACC）ACC0ACC0（4）CSL循环左移R（AC

2、C）L（ACC）ACC0ACCn（5）STP停机指令0G2访存指令（1）加法指令ADDXAd（IR）MAR1RM（MAR）MDR（ACC）+（MDR）ACC（2）存数指令STAXAd（IR）MAR1WACCMDRM（MAR）MDR（3）取数指令2访存指令LDAXAd（IR）MAR1RMDRMDRM（MAR）ACC3转移指令（1）无条件转移（2）条件转移JMPXBANXAd（IR）PCA0*Ad（IR）+A0（PC）PC（负则转）4三类指令的指令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取指周期执行周期四、中断

3、周期程序断点存入“0”地址程序断点进栈0MAR（SP）-1MAR1W1WPCMDRPCMDRMDRM（MAR）MDRM（MAR）向量地址PC向量地址PC0EINT（置“0”）0EINT（置“0”）中断识别程序入口地址MPC9.2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)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1输入信号(1)CPU内的各

4、种控制信号(2)送至控制总线的信号RiRj(PC)+1PCINTA中断响应信号HLDA总线响应信号访存控制信号MREQ访IO/存储器的控制信号IO/M读命令RD写命令WRALU＋、－、与、或……2输出信号PCIRACCU时钟ALUMDRMAR………控制信号标志控制信号取指周期以ADD@X为例1.不采用CPU内部总线的方式C0C1C2C3C4MDRPCMARIRCU二、控制信号举例PCIRACCU时钟ALUMDRMAR………控制信号标志控制信号1.不采用CPU内部总线的方式C1C2C3C5ADD@X间址周期MDRMARMDRIR二、控制信号举例PCIRACCU时钟ALUMDRMAR……

5、…控制信号标志控制信号1.不采用CPU内部总线的方式C1C2C5ADD@X执行周期C7C6C8MARACALUMDRMDR…控制信号二、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内部总线时钟地址线地址线MARMDRIRCU9.2IRPCPCMDRMARCUIR2采用CPU内部总线方式MDR1RMDR有效地址Ad（IR）MDROMDRO数据线数据线时钟CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信号…控

6、制信号CPU内部总线MDRIRMARiMARi地址线地址线MARIRiIRiMARMDRIRMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDRO形式地址MAR(2)ADD@X间址周期时钟CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信号CPU内部总线MDROMDRO1RMDRZAC（AC）+（Y）MDR控制信号…MARMDR地址线地址线数据线数据线MARMDRYMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDROMDROMDROYiYiYALUACACOACOALUiALUiALUALUACZZZZOZOACiACiACACACACMARiMARiALUAC(3)ADD@X执行周期三、

7、多级时序系统1机器周期（1）机器周期的概念所有指令执行过程中的一个基准时间（2）确定机器周期需考虑的因素每条指令的执行步骤每一步骤所需的时间（3）基准时间的确定以完成最复杂指令功能的时间为准以访问一次存储器的时间为基准若指令字长=存储字长取指周期=机器周期2时钟周期（节拍、状态）一个机器周期内可完成若干个微操作每个微操作需一定的时间将一个机器周期分成若干个时间相等的时间段（节拍、状态、时钟周期）用时钟周期控制产生一个或几个微操作命令2时钟周期（节拍、状态）