《计算机组成原理第十讲组合逻辑控制器.ppt

计算机组成原理 主讲：颜俊华 第十讲：组合逻辑控制器设计 时序系统 工作周期 取指周期FT 源周期ST 目的周期DT 执行周期ET 中断周期IT DMA周期DMAT 时序系统 工作周期 在整个指令周期中，任何时候必须、且只能有一个工作周期状态标志为“1” 取指周期（FT） 从M中取出指令并译码 修改PC 取指结束时，按照操作码和寻址方式（R和非R寻址）转相应工作周期 时序系统 工作周期 源周期ST 按寻址方式（非R寻址）形成源地址 从M取出源操作数，暂存于暂存器C 目的周期DT 按寻址方式（非R寻址）形成目的地址 或从M取出目的操作数，暂存于暂存器D 执行周期ET 按操作码完成相应操作(传送、运算、取转移地址送入PC、返回地址压栈保存) 时序系统 工作周期 执行周期ET 后续指令地址送入MAR 中断周期IT IT指CPU响应中断请求后，到执行中断服务程序前 关中断 保存断点和PSW 转服务程序入口 时序系统 工作周期 DMA周期DMAT DMAT指CPU响应DMA请求后，到传送完一次数据 DMA控制器接管总线权，控制直传 时序系统 时钟周期（节拍）Ｔ 时钟周期时间：１微秒完成一步操作 一次从Ｍ读出，并经数据通路传送的操作 一次数据通路传送操作 一次向Ｍ写入的操作 模型机以访存时间作为一步操作时间 一个总线周期等于一个时钟周期，可根据需要扩展 时序系统 时钟周期（节拍）Ｔ 时钟周期数 一个工作周期中的时钟周期数可变 时序系统 工作脉冲Ｐ 指令流程图与操作时间表 拟定指令流程：确定各工作周期中每拍完成的具体操作（寄存器传送级） 列操作时间表：列出每一步操作所需的微命令及产生条件 取指周期 进入FT的方式和条件 初始化时置入FT　 程序运行时同步打入FT 指令流程图与操作时间表 取指周期 指令流程图与操作时间表 取指周期 指令流程 指令流程图与操作时间表 操作时间表 指令流程图与操作时间表 MOV指令 流程图 指令流程图与操作时间表 双操作数指令 取目的数，暂存于D 指令流程图与操作时间表 指令流程图与操作时间表 单操作数指令 指令流程图与操作时间表 转移JMP/返回指令RST 转子指令JSR 无条件转子 在ST形成子程序入口 在ET保存返回地址，并转子程序入口 微命令的综合与产生 微命令逻辑条件的综合化简 归纳微命令 综合化简条件 用组合逻辑电路实现 微命令的综合与产生 逻辑实现 优缺点及应用 组合逻辑控制方式 综合化简产生微命令的条件，形成逻辑式，用组合逻辑电路实现 执行指令时，由组合逻辑电路(微命令发生器)在相应时间发出所需微命令，控制有关操作 优点 产生微命令速度快 优缺点及应用 缺点 设计不规整，设计效率低 控制器核心结构零乱，不便于检查和调试 不易修改、扩展指令系统功能 应用场合 用于高速计算机 小规模计算机 指令流程图与操作时间表 例： 读命令R= FT0 +MOV(ST1+ST4+……) +…… CPPC = FT0 P +MOV(ST2+DT2) X P +…… Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 指令流程图与操作时间表 微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译码 …... PSW 时序 IR 地址形成 PC OP D 寻址 来自M 送M 或ALU +1 送M Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. College of computer science, SWPU Computer Science Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 A