计算机原理第十章讲述.ppt

第10章 控制单元的设计 10.1 组合逻辑设计 本 节 结 束 10.2 微程序设计 本 课 结 束 * 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 一、组合逻辑控制单元框图 1. CU 的外特性 IR 节拍发生器 CU T0 T1 Tn … CLK （机器主频） … 标志 0 1 2n-1 … C0 C1 Cn 操作码译码 n 位操作码 2.节拍信号 CLK T0 T1 T2 T3 时钟周期 机器周期 机器周期 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 二、微操作的节拍安排 采用同步控制方式 CPU 内部结构采用非总线方式 一个机器周期内有 3 个节拍（时钟周期） 1. 安排微操作时序的原则 原则一 微操作的先后顺序不得随意更改 原则二 被控对象不同的微操作 尽量安排在一个节拍内完成 原则三 占用时间较短的微操作尽量安排在一个节拍内完成，并允许有先后顺序 2. 取指周期微操作的节拍安排 PC MAR M ( MAR ) MDR MDR IR ( PC ) + 1 PC 原则二 原则二 原则三 3. 间址周期微操作的节拍安排 M ( MAR ) MDR MDR Ad ( IR ) T0 T1 T2 T0 T1 T2 1 R OP ( IR ) ID Ad ( IR ) MAR 1 R 4. 执行周期微操作的节拍安排 ① CLA ② COM ③ SHR T0 T1 T2 T0 T1 T2 T0 T1 T2 AC0 AC0 L ( AC ) R ( AC ) 0 AC AC AC 5. 中断周期微操作的节拍安排 T0 T1 T2 0 MAR PC MDR MDR M ( MAR ) 硬件关中断 向量地址 PC 中断隐指令完成 1 W T2 T1 T0 FE 取指 JMP LDA STA ADD COM CLA 微操作命令信号 状态条件 节拍 工作周期标记 PC MAR 1 R M(MAR) MDR ( PC ) +1 PC MDR IR OP( IR ) ID 1 IND 1 EX I I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 间址特征 三、组合逻辑设计步骤 1. 列出操作时间表 1. 列出操作时间表 T2 T1 T0 IND 间址 JMP LDA STA ADD COM CLA 微操作命令信号 状态条件 节拍 工作周期标记 Ad (IR) MAR 1 R M(MAR) MDR MDR Ad (IR) 1 EX IND 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 间址周期标志 1. 列出操作时间表 T2 T1 T0 EX 执行 JMP LDA STA ADD COM CLA 微操作命令信号 状态条件 节拍 工作周期标记 Ad (IR) MAR 1 R M(MAR) MDR AC MDR (AC)+(MDR) AC MDR M(MAR) MDR AC 0 AC 1 W 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2. 写出微操作命令的最简表达式 = FE · T1 + IND ·T1 ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) + EX ·T1 ( ADD +LDA ) M ( MAR ) MDR = T1{ FE + IND ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) + EX ( ADD +LDA ) } 3. 画出逻辑图 特点 思路清晰，简单明了 庞杂，调试困难，修改困难 速度快 1 1 ≥1 FE IND EX LDA ADD JMP BAN STA T1 M ( MAR) MDR （RISC） 一、微程序设计思想的产生 1951 英国剑桥大学教授 Wilkes 完