计算机组成原理唐朔飞PPT 第10章 控制单元的设计课件.ppt

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1、第10章控制单元的设计10.1组合逻辑设计10.2微程序设计10.1组合逻辑设计一、组合逻辑控制单元框图1.CU外特性IR节拍发生器CUT0T1Tn…CLK（机器主频）…标志012n-1…C0C1Cn操作码译码n位操作码2.节拍信号CLKT0T1T2T3时钟周期机器周期机器周期T0T1T2T3T0T1T2T3二、微操作的节拍安排采用同步控制方式CPU内部结构采用非总线方式一个机器周期内有3个节拍（时钟周期）PCIRACCU时钟ALU………C1C2C5C9C0C10C3C7C4C6C12C11C8控制信号标志控制信号MDRMAR10.1组合逻辑设计1.安排微

2、操作时序的原则原则一微操作的先后顺序不得随意更改原则二被控对象不同的微操作尽量安排在一个节拍内完成原则三占用时间较短的微操作尽量安排在一个节拍内完成并允许有先后顺序10.1组合逻辑设计二、微操作的节拍安排2.取指周期微操作的节拍安排PCMARM(MAR)MDRMDRIR(PC)+1PC原则二原则二原则三3.间址周期微操作的节拍安排M(MAR)MDRMDRAd(IR)T0T1T2T0T1T21ROP(IR)IDAd(IR)MAR1R10.1组合逻辑设计二、微操作的节拍安排4.执行周期微操作的节拍安排①CLA②COM③SHRT0T1T2T0T1T2T0T1T2

3、AC0AC0L(AC)R(AC)0ACACAC10.1组合逻辑设计二、微操作的节拍安排④CSL⑤STP⑥ADDX⑦STAXR(AC)L(AC)AC0ACnT0T1T20GT0T1T2T0T1T2T0T1T2Ad(IR)MARM(MAR)MDR(AC)+(MDR)ACAd(IR)MARACMDRMDRM(MAR)1R1W10.1组合逻辑设计二、微操作的节拍安排⑧LDAX⑨JMPX⑩BANXT0T1T2Ad(IR)MARM(MAR)MDRMDRACT0T1T2T0T1T2Ad(IR)PC1RA0•Ad(IR)+A0•PCPC10.1组合逻辑设计二、微操作的节拍

4、安排5.中断周期微操作的节拍安排T0T1T20MARPCMDRMDRM(MAR)硬件关中断向量地址PC中断隐指令完成1W10.1组合逻辑设计二、微操作的节拍安排三、组合逻辑设计步骤首先，列出微操作命令的操作时间表10.1组合逻辑设计其次，写出每一个微操作命令（控制信号）的逻辑表达式最后，根据逻辑表达式画出相应的组合逻辑电路图三、组合逻辑设计步骤1.列出操作时间表T2T1T0FE取指JMPLDASTAADDCOMCLA微操作命令信号状态条件节拍工作周期标记PCMAR1RM(MAR)MDR(PC)+1PCMDRIROP(IR)ID1IND1EXII间址特征10

5、.1组合逻辑设计1.列出操作时间表T2T1T0IND间址JMPLDASTAADDCOMCLA微操作命令信号状态条件节拍工作周期标记Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRAd(IR)1EXIND间址周期标志三、组合逻辑设计步骤10.1组合逻辑设计T2T1T0EX执行JMPLDASTAADDCOMCLA微操作命令信号状态条件节拍工作周期标记Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRACMDR(AC)+(MDR)ACMDRM(MAR)MDRAC0AC1.列出操作时间表1W三、组合逻辑设计步骤10.1组合逻辑设计1.列出操作时间表T2T1T0FE取指JMPL

6、DASTAADDCOMCLA微操作命令信号状态条件节拍工作周期标记PCMAR1RM(MAR)MDR(PC)+1PCMDRIROP(IR)ID1IND1EXII1111111111111111111111111111111111111111111111三、组合逻辑设计步骤10.1组合逻辑设计1.列出操作时间表T2T1T0IND间址JMPLDASTAADDCOMCLA微操作命令信号状态条件节拍工作周期标记Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRAd(IR)1EXIND11111111111111111111三、组合逻辑设计步骤10.1组合逻辑设计1.列出

7、操作时间表T2T1T0EX执行JMPLDASTAADDCOMCLA微操作命令信号状态条件节拍工作周期标记Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRACMDR(AC)+(MDR)ACMDRM(MAR)MDRAC0AC1W1111111111111三、组合逻辑设计步骤10.1组合逻辑设计2.写出微操作命令的最简表达式参照P402表10.1操作时间表=FE·T1+IND·T1(ADD+STA+LDA+JMP+BAN)+EX·T1(ADD+LDA)M(MAR)MDR=T1{FE+IND(ADD+STA+LDA+JMP+BAN)+EX(ADD+LDA)}三、组合逻辑设

8、计步骤10.1组合逻辑设计3.画出逻辑图特点思路清晰，简单明了庞杂