時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式

5.3時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式第5章中央處理器時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!教學(xué)內(nèi)容時(shí)序信號。時(shí)序體制環(huán)形脈沖發(fā)生器?？刂品绞綍r(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!教學(xué)要求了解時(shí)序信號的作用。掌握各種技術(shù)所使用的時(shí)序信號體制。了解環(huán)形脈沖發(fā)生器的原理。了解計(jì)算機(jī)的多種控制方式。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!教學(xué)難點(diǎn)環(huán)形脈沖發(fā)生器時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!組合邏輯控制器根據(jù)CPU的結(jié)構(gòu)圖繪出每條指令的微操作流程圖并綜合成一個總的流程圖。選擇合適的控制方式和控制時(shí)序。對微操作流程圖安排時(shí)間，排出微操作的時(shí)間表。根據(jù)操作時(shí)間表寫出微操作的表達(dá)式。根據(jù)微操作的表達(dá)式畫出組合邏輯電路。微操作＝周期·節(jié)拍·脈沖·指令碼根據(jù)CPU的結(jié)構(gòu)圖繪出每條指令的微操作流程圖并綜合成一個總的流程圖。選擇合適的控制方式和控制時(shí)序。分解指令成若干個微指令，用二進(jìn)制代碼表示微指令形成微程序，在制造CPU時(shí)，固化在CPU的一個控制存儲器CS中。執(zhí)行指令時(shí)，根據(jù)指令譯碼器的輸出找到相應(yīng)指令的微程序執(zhí)行即可。微程序控制器時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!二時(shí)序信號的體制1硬件布線控制器采用的三級時(shí)序系統(tǒng)。

主狀態(tài)周期－節(jié)拍電位－節(jié)拍脈沖主狀態(tài)周期：一個觸發(fā)器的狀態(tài)持續(xù)時(shí)間。節(jié)拍電位：表示一個CPU周期的時(shí)間。節(jié)拍脈沖：在一個節(jié)拍電位內(nèi)設(shè)置一個或幾個具有一定寬度的工作脈沖，以保證觸發(fā)器穩(wěn)定的翻轉(zhuǎn)。1個主狀態(tài)周期包含若干節(jié)拍電位；1個節(jié)拍電位包含若干節(jié)拍脈沖。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!二時(shí)序信號的體制2

微程序控制器的時(shí)序體制是節(jié)拍電位－節(jié)拍脈沖二級制。說明：與上一節(jié)內(nèi)容的關(guān)系：節(jié)拍電位=CPU周期=機(jī)器周期；節(jié)拍脈沖=時(shí)鐘周期。時(shí)序信號是硬件決定的，不依賴軟件，指令周期是由軟硬件決定的。節(jié)拍電位可以包含n個節(jié)拍脈沖(n≥1)。節(jié)拍脈沖可以把1個節(jié)拍電位劃分為相等或不相等的時(shí)間間隔。cpu1cpu2cpu3PT1T2T3T4時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!三時(shí)序信號產(chǎn)生器(時(shí)序發(fā)生器)基本組成：時(shí)鐘系統(tǒng)，環(huán)形脈沖發(fā)生器，節(jié)拍脈沖，讀寫時(shí)序譯碼邏輯，啟?？刂七壿?。說明：

各種計(jì)算機(jī)的時(shí)序發(fā)生器不盡相同，硬布線邏輯控制器的時(shí)序發(fā)生器電路比微程序控制器的要復(fù)雜。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!RD=C2·RD′WE=C3·WE′時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!啟?？刂齐娐穯⑼？刂齐娐返暮诵氖沁\(yùn)行標(biāo)志觸發(fā)器，當(dāng)運(yùn)行標(biāo)志觸發(fā)器為1時(shí)，允許節(jié)拍脈沖T10-T40發(fā)出，為0時(shí)，節(jié)拍脈沖信號被封鎖。在運(yùn)行標(biāo)志觸發(fā)器下面加了一個R-S觸發(fā)器，并用C4作為運(yùn)行觸發(fā)器的時(shí)鐘信號，保證時(shí)序信號發(fā)生器啟動時(shí)從個節(jié)拍脈沖信號的前沿開始工作，停止在第四個節(jié)拍脈沖信號的后沿終止工作，時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!四控制方式同步控制方式：系統(tǒng)具備統(tǒng)一時(shí)鐘信號，在任何情況下，已定的指令在執(zhí)行時(shí)所需的機(jī)器周期數(shù)和時(shí)鐘周期數(shù)都固定不變。異步控制方式：無統(tǒng)一時(shí)鐘信號，應(yīng)答式。其特點(diǎn)是：每條指令、每個操作控制信號需要多少時(shí)間就占用多少時(shí)間。聯(lián)合控制方式

控制方式的實(shí)質(zhì)是反映了時(shí)序信號的定時(shí)方式。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!小結(jié)時(shí)序產(chǎn)生器的設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)需要數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所以學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不是電路的設(shè)計(jì)，只需分析電路的時(shí)序產(chǎn)生即可。了解時(shí)序系統(tǒng)體制，對時(shí)序的三級體制有深刻的理解。能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!一時(shí)序信號的作用時(shí)序信號的作用：區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)與指令，嚴(yán)格控制各個分操作的順序。協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的動作?？刂破鞯慕M成：IR,PC,譯碼器，時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器。操作控制器的三種設(shè)計(jì)方法：硬布線控制器，微程序存儲設(shè)計(jì)，組合與存儲相結(jié)合的方式。時(shí)序發(fā)生器是自動產(chǎn)生等長脈沖信號的部件(類似擺動的時(shí)鐘)。操作控制器發(fā)出的各種信號是時(shí)序信號(時(shí)間)和部件位置(空間)的函數(shù)。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!二時(shí)序信號的體制引理最基本時(shí)序體制：由計(jì)算機(jī)硬件的器件特性決定的電位－脈沖二級體制。當(dāng)無時(shí)鐘脈沖作用時(shí)，控制電路被封鎖，無論D為何值，觸發(fā)器狀態(tài)保持不變當(dāng)時(shí)鐘脈沖作用時(shí)，若D=0，觸發(fā)器狀態(tài)被置0；若D=1，觸發(fā)器狀態(tài)被置1。說明：節(jié)拍電位信號是信息的載體，而脈沖信號是起定時(shí)觸發(fā)作用的，一般要求脈沖信號到來之前，電位信號必須已穩(wěn)定，以保證數(shù)據(jù)的有效穩(wěn)定。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!節(jié)拍脈沖節(jié)拍電位1主狀態(tài)周期節(jié)拍電位2硬布線控制器中的時(shí)序信號時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!補(bǔ)充(5.4節(jié)微程序控制器)3現(xiàn)代機(jī)器的控制器核心部件是微操作產(chǎn)生部件，微操作產(chǎn)生部件采用的是組合邏輯設(shè)計(jì)思想，輸入信號是指令譯碼器的輸出，時(shí)序發(fā)生器的時(shí)序信號以及程序運(yùn)行的結(jié)果特征及狀態(tài)。輸出是一組帶有時(shí)間標(biāo)志的微操作控制信號。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!三時(shí)序信號產(chǎn)生器(時(shí)序發(fā)生器)時(shí)鐘源用來為環(huán)形脈沖發(fā)生器提供頻率穩(wěn)定且電平匹配的方波時(shí)鐘脈沖信號。時(shí)鐘脈沖源環(huán)形脈沖發(fā)生器節(jié)拍脈沖和讀寫時(shí)序譯碼邏輯啟?？刂七壿婻D’WE’啟動停機(jī)RDWET1T2T3T4環(huán)形脈沖發(fā)生器是產(chǎn)生一組有序的間隔相等或不等的脈沖序列，通過譯碼電路來產(chǎn)生最后所需的節(jié)拍脈沖。啟?？刂七壿?只有在啟動機(jī)器運(yùn)行的情況下，才允許時(shí)序產(chǎn)生器發(fā)出CPU工作所需的節(jié)拍脈沖T1-T4

時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!環(huán)形脈沖發(fā)生器波形C4C1C2C3Φ123456789101112Φ邏輯電路010110111000時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2時(shí)序信號產(chǎn)生器(時(shí)序發(fā)生器)時(shí)序圖說明了如何根據(jù)時(shí)鐘產(chǎn)生節(jié)拍脈沖。時(shí)序產(chǎn)生器和控制方式共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!相關(guān)計(jì)算例若某主機(jī)主頻為200MHz，每個指令周期平均為2.5個機(jī)器周期，每個機(jī)器周期平均包含2個主頻周期，問：該機(jī)平均指令執(zhí)行速度為多少M(fèi)IPS？若主頻不變，但每