计算机原理第九章解析.ppt

第9章 控制单元的功能 9.1 微操作命令的分析 本 节 结 束 9.2 控制单元的功能 本 章 结 束 * 9.1 微操作命令的分析 9.2 控制单元的功能 一、取指周期 PC MAR 地址线 1 R M ( MAR ) MDR MDR IR ( PC ) + 1 PC +1 MDR CU MAR PC IR 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 ) MDR 1 R Ad ( IR ) MAR MDR Ad ( IR ) 指令形式地址 MAR MDR CU MAR CPU 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 0 ACC ACC ACC L(ACC) R(ACC), ACC0 ACC0 R(ACC) L(ACC), ACC0 ACCn 0 G 2. 访存指令 Ad(IR) MAR 1 R M(MAR) MDR (ACC) + (MDR) ACC Ad(IR) MAR 1 W ACC MDR MDR M(MAR) STA X ADD X (2) 存数指令 (1) 加法指令 (3) 取数指令 Ad ( IR ) MAR 1 R M ( MAR ) MDR MDR ACC 3. 转移指令 (1) 无条件转 (2) 条件转移 Ad ( IR ) PC A0 ?Ad ( IR ) + A0 ( PC ) PC LDA X JMP X BAN X （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 0 MAR 1 W PC MDR MDR M ( MAR ) 向量地址 PC 0 EINT（置“0”） 0 EINT（置“0”） 向量地址 PC MDR M ( MAR ) PC MDR 1 W 中断识别程序入口地址 M PC ( SP ) 1 MAR 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 (4) 来自系统总线（控制总线）的控制信号 (3) 标志 CU 受时钟控制 控制信号与操作码有关 OP ( IR ) CU CU 受标志控制，标志也是 CU 的输入信号 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 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 Ri Rj (PC) + 1 PC INTA HLDA 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 MREQ IO/M RD WR ALU ＋、－、与、或 …… 二、多级时序系统 1. 机器周期 (1) 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 每条指令的执行步骤 每一步骤所需的时间 以完成最复杂指令功能的时间为准 以访问一次存储器的时间为基准 若指令字长 = 存储字长 取指周期 = 机器周期 不合理 合理 2. 时钟周期（节拍、状态） 一个机器周期内可完成若干个微操作 每个微操作需一定的时间 时钟周期是控制计算机操作的最小单位时间 将一个机器周期分成若干个时间相等的 时间段（节拍、状态、时钟周期） 用时钟周期控制产生一个或