控制器的功能与组成.ppt

二、控制器的功能与组成 1. 控制器的功能: 控制执行指令 控制各部件协调运行，即为各部件提供控制信号。 2. 控制器的组成： 程序计数器 指令寄存器 指令步骤标记线路 提供控制信号的部件 分类 ： 微程序的控制器 硬布线的控制器 1. 控制器的功能 计算机的功能是执行程序 程序是依次排列起来的指令代码 控制器的功能就在于: 正确地分步完成每一条指令规定的功能, 正确且自动地连续执行指令; 再进一步说，就是向计算机各功能部件提供 协调运行每一个步骤所需要的控制信号。 指令的执行过程 冯. 诺依曼 结构的计算机 即存储程序的计算机，设置内存，存放程序和数据，在程序运行之前存入。 执行程序： 正确从程序首地址开始； 正确分步执行每一条指令， 并形成下条待执行指令的地址； 正确并自动地连续执行指令， 直到程序的最后一条指令。 每条指令的执行步骤 —读取指令 指令地址送入主存地址寄存器 读主存，读出内容送入指定的寄存器 —分析指令 —按指令规定内容执行指令 不同指令的操作步骤数， 和具体操作内容差异很大, —检查有无中断请求 若有，则响应中断并转中断处理 若无，则转入下一条指令的执行过程 2. 控制器的组成 ①程序计数器PC：存放指令地址，有+1或接收新值功能 ②指令寄存器IR：存放指令内容：操作码与操作数地址 主脉冲源与启停控制线路，按需要给出主脉冲信号 ③指令执行步骤标记线路： 指明每条指令的执行步骤 ④控制信号保存或形成线路：给出计算机各功能部件部件协同运行所需要的控制信号。 控制器的组成 ① 程序计数器PC 存放指令地址，有+1或接收新值功能 ② 指令寄存器IR 存放指令内容：操作码与操作数地址 ③ 指令执行步骤标记线路 指明每条指令的执行步骤。 ④ 控制信号保存或形成线路 给出计算机各功能部件部件协同运行所需要的控制信号 微程序控制器组成与设计 TEC-2000的3个型号 三、微程序控制器的运行原理 每条指令一个执行步骤用到的全体控制信号组成一微指令 每条微指令可以包括一到多个微操作。 用多条微指令(一个微程序)解释每条指令的执行过程。 全部的微程序有机地组合在一起，被保在控制存储器中。 执行一条微指令所用的时间被称为一个微周期。 微指令的格式和内容： 下地址字段 控制命令字段 下地址字段的内容 得到下地址的方法： 由指令操作码得到 微指令顺序执行 微指令必转或条件转移 多路微地址转移 微子程序调用和返回 按次数循环一段微程序 其他：如特定入口微地址 TEC-2000 教学机微程序的下地址字段 控制命令字段 给出计算机各功能部件协同运行所需要的控制信号, 划分成若干字段，分别用于控制各部件 控制运算器部件 如：运算功能，数据来源，结果处理等 控制内部总线 把什么数据送到内部总线 控制主存、入出接口(设备) 如: 指出是主存读、写还是入出设备读、写， 1. 对运算器部件的控制（脱机、联机） 2. 对内部总线的控制 总线是用于连接计算机各个功能部件的线路和连接线，通常由具有三态输出功能的器件构成，以便用分时地方式，在不同时刻把不同的数据发送到总线上，任何时刻仅能有一个数据发送到总线上； 总线上的数据可以被送到需要接收数据的部件或者线路，多个线路可以同时接收同一个数据数据。 计算机中总要使用 3 种类型的总线： 数据总线，地址总线，控制总线 教学计算机需要对送达内部总线多路数据来源进行选择，分配3位编码。 3. 读写主存储器 或 I/O 接口 从学习指令执行步骤考虑，理解对主存储器读写的控制，分成两步： 1. 传送主存地址，以选择被读写的存储单元； 2. 给出读写命令，