计算机组成原理唐朔飞PPT 第9章 控制单元的功能课件.ppt

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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OP（IR）CU9.1操作命令的分析二、间址周期M(MAR)MDR1RAd(IR)MARMDRAd(IR)指令形式地址MARMDRCUMARCPU地址总线数据总线控制总线IR存储器9.1操作命令的分析三、执行周期1.非访存指令(1)CLA清A(2)COM取反(4)CSL循环左移

2、(3)SHR算术右移(5)STP停机指令0ACCACCACCL(ACC)R(ACC),ACC0ACC0R(ACC)L(ACC),ACC0ACCn0G9.1操作命令的分析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9.1操作命令的分析(3)取数指令Ad(IR)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）

3、9.1操作命令的分析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9.1操作命令的分析四、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)PCMDR1W中断识别程序入口地址MPC(SP)1MAR9.1操作命令的分析9.2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CP

4、U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9.2控制单元的功能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/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……9.2控制单元的功能二、控制信号举例

5、PCIRACCU时钟ALU………控制信号标志控制信号C0C1C2C3C4取指周期以ADD@X为例PCIRCU1.不采用CPU内部总线的方式PCPCPCMDRMARMDRMAR9.2控制单元的功能PCIRACCU时钟ALU………控制信号标志控制信号MDRMAR二、控制信号举例1.不采用CPU内部总线的方式C1C2C3C5ADD@X间址周期IRMDRMDRMAR9.2控制单元的功能PCIRACCU时钟ALU………控制信号标志控制信号MDRMAR二、控制信号举例1.不采用CPU内部总线的方式C1C2C5ADD@X执行周期C7C6C8ACALU…控制信号MD

6、RMARMDR9.2控制单元的功能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2.采用CPU内部总线方式地址线地址线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

7、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…MARMDR地址线地址线数据线数据线MARMDRYMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDROMDROMDROYiYiYALUACACOACOALUiALUiALUALUACZZZZOZOACiACiACACACACMARiMARiALUACCU三、多级时序系统1.机器周期(1)

8、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