計(jì)算機(jī)組成原理控制器

計(jì)算機(jī)組成原理控制器第一頁，共十五頁，2022年，8月28日 1、時(shí)序部件：計(jì)算機(jī)的機(jī)內(nèi)時(shí)鐘。用其產(chǎn)生的周期狀態(tài)，節(jié)拍電位及工作脈沖去對(duì)指令周期進(jìn)行時(shí)間劃分，刻度和標(biāo)定。

時(shí)序系統(tǒng)第二頁，共十五頁，2022年，8月28日 2、指令周期：在計(jì)算機(jī)中從指令的讀取到指令的執(zhí)行完成，執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，稱為指令周期。 3、指令周期通常由若干個(gè)CPU周期來表示，CPU周期也稱為機(jī)器周期。由于CPU內(nèi)部的操作速度較快，而CPU訪問一次內(nèi)存所花的時(shí)間較長(zhǎng)，通常用存儲(chǔ)周期為基礎(chǔ)來規(guī)定CPU周期。時(shí)序系統(tǒng)第三頁，共十五頁，2022年，8月28日1、周期（1）在一個(gè)控制階段內(nèi)均持續(xù)起作用的信號(hào)；（2）

通常用周期狀態(tài)寄存器來標(biāo)志和指明某某周期控制；（3）

指令周期可分為取指周期、分析周期、執(zhí)行周期。三級(jí)時(shí)序信號(hào)第四頁，共十五頁，2022年，8月28日2、節(jié)拍（1）把一個(gè)機(jī)器周期分成若干個(gè)相等的時(shí)間段，每一個(gè)時(shí)間段對(duì)應(yīng)一個(gè)電位信號(hào)，稱節(jié)拍電位；（2）一般都以能保證ALU進(jìn)行一次運(yùn)算操作作為一拍電位的時(shí)間寬度。三級(jí)時(shí)序信號(hào)第五頁，共十五頁，2022年，8月28日 3、工作脈沖（1）

及時(shí)改變標(biāo)志狀態(tài)；（2）

工作脈沖的寬度一般為節(jié)拍電位寬度的1/N，只要能保證所有的觸發(fā)器都能可靠地，穩(wěn)定地翻轉(zhuǎn)即可。三級(jí)時(shí)序信號(hào)第六頁，共十五頁，2022年，8月28日一臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)的控制信號(hào)一般均由若干個(gè)周期狀態(tài)，若干個(gè)節(jié)拍電位及若干個(gè)時(shí)標(biāo)脈沖這樣3級(jí)控制時(shí)序信號(hào)定時(shí)完成。三級(jí)時(shí)序信號(hào)的關(guān)系第七頁，共十五頁，2022年，8月28日采用三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)：指令周期CPU周期1CPU周期2CPU周期n……時(shí)鐘周期1時(shí)鐘周期2時(shí)鐘周期m….….工作脈沖1工作脈沖2工作脈沖k…..……….(節(jié)拍1)(節(jié)拍2)(節(jié)拍m)機(jī)器周期/工作周期節(jié)拍脈沖/T周期第八頁，共十五頁，2022年，8月28日 3級(jí)控制時(shí)序信號(hào)的寬度均成正整數(shù)倍同步關(guān)系。周期狀態(tài)之間，節(jié)拍電位之間，（時(shí)標(biāo)脈沖）之間既不容許有重疊交叉，又不容許有空白間隙，應(yīng)該是能一個(gè)接一個(gè)地準(zhǔn)確連接，一個(gè)降落另一個(gè)升起而準(zhǔn)確切換的同步信號(hào)。三級(jí)時(shí)序信號(hào)的關(guān)系第九頁，共十五頁，2022年，8月28日晶振輸出工作周期1工作周期2工作周期3時(shí)鐘T1工作脈沖P時(shí)鐘T2指令周期控制不同階段操作時(shí)間控制分步操作時(shí)間對(duì)微操作定時(shí)取指執(zhí)行取數(shù)取出指令修改PC打入IR打入PC第十頁，共十五頁，2022年，8月28日 如何形成控制不同微操作序列的時(shí)序控制信號(hào)的方法，稱為控制器的控制方式?？刂品绞酵ǔ７譃橥娇刂品绞?、異步控制方式、同異步聯(lián)合控制方式三類。控制方式第十一頁，共十五頁，2022年，8月28日一、同步控制方式1、含義：又稱為固定時(shí)序控制方式或無應(yīng)答控制方式。任何指令的執(zhí)行或指令中每個(gè)微操作的執(zhí)行都受事先安排好的時(shí)序信號(hào)的控制。2、每個(gè)周期狀態(tài)中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目的節(jié)拍電位及工作脈沖。3、以最復(fù)雜指令的實(shí)現(xiàn)需要為基準(zhǔn)。4、優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作控制容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：效率低。第十二頁，共十五頁，2022年，8月28日二、異步控制方式1、含義：可變時(shí)序控制方式或應(yīng)答控制方式。執(zhí)行一條指令需要多少節(jié)拍，不作統(tǒng)一的規(guī)定，而是根據(jù)每條指令的具體情況而定，需要多少，控制器就產(chǎn)生多少時(shí)標(biāo)信號(hào)。2、特點(diǎn)：每一條指令執(zhí)行完畢后都必須向控制時(shí)序部件發(fā)回一個(gè)回答信號(hào)，控制器收到回答信號(hào)后，才開始下一條指令的執(zhí)行。3、優(yōu)點(diǎn)：指令的運(yùn)行效率高；第十三頁，共十五頁，2022年，8月28日二、異步控制方式 缺點(diǎn)：控制線路比較復(fù)雜。 4、異步工作方式一般采用兩條定時(shí)控制線來實(shí)現(xiàn)。我們把這兩條線稱為“請(qǐng)求”線和“回答”線。當(dāng)系統(tǒng)中兩個(gè)部件A和B進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，若A發(fā)出“請(qǐng)求”信號(hào)，則必須有B的“回答”信號(hào)進(jìn)行應(yīng)答，這次操作才是有效的，否則無效。第十四頁，共十五頁，2022年，8月28日三、同步，異步聯(lián)合控制方式1、含義：同步控制和異步控制相結(jié)合的方式即聯(lián)合控制方式，區(qū)別對(duì)待不