计算机组成原理第9章模板ppt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）CU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(3)SHR算术右移(5)STP停机指令0ACCACC

2、ACCL(ACC)R(ACC),ACC0ACC0R(ACC)L(ACC),ACC0ACCn0G运行标志触发器，1机器运行，0停机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(3)取数指令Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRACC3.转移指令(1)无条件转移(2)条件转移Ad(IR)PCA0•Ad(IR)+A0(PC)PCLDAXJMPXBANX（负则转）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

3、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)1MAR9.2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.输入信号(1)时钟(2)指令寄存器CU受时钟控制控制信号与操作码有关OP(I

4、R)CU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(3)标志CU受标志控制CPU当前所处的状态（如ALU操作结果等）(4)来自系统总线（控制总线）的控制信号INTR中断请求HRQ总线请求如2.输出信号(1)CPU内的各种控制信号RiRj(PC)+1PCALU＋、－、与、或……(2)送至控制总线的信号INTAHLDA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/MRDWR二、控制信号举例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

5、的方式PC+1MDRMARMDRMARPCIRACCU时钟ALU………控制信号标志控制信号MDRMARC1C2C3C5ADD@X间址周期IRMDRMDRMARPCIRACCU时钟ALU………控制信号标志控制信号MDRMARC1C2C5ADD@X执行周期C7C6C8ACALU…控制信号MDRMARMDRMDRMDRCU(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M

6、ARMDRIRCUIRPCPCMDRMARCUIRPCPCCU(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MARMDR

7、YMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDROMDROMDROYiYiYALUACACOACOALUiALUiALUALUACZZZZOZOACiACiACACACACMARiMARiALUACCU例9.1设CPU内部采用非总线结构，如下图所示。1）写出取指周期的全部微操作。2）写出取数指令“LDAM”、存数指令“STAM”、加法指令“ADDM”(M均为主存地址)在执行阶段所需的全部微操作。3）当上述指令均为间接寻址时，写出执行这些指令所需的全部微操作。4）写出无条件转移指令“JMPY”和结果为零转移指令“BAZY”在执行阶段所需的全部微操作。PCIRAC

8、CU时钟A