第06章 控制器部件.ppt

第6章 本章主要内容：控制器的基本功能、控制器的基本组成、指令的执行过程、组合逻辑控制器组成原理与实现方法、微程序控制器组成原理与实现方法、控制方式。 重 点：控制器的组成，指令的执行过程，组合逻辑控制器的组成原理与实现方法，微程序控制器的实现方法，微指令的格式，微程序流的控制。 难 点：指令的执行过程，组合逻辑控制器的组成原理与实现方法，微程序控制器的实现方法，微指令的格式，微程序流的控制。 本章主要内容 控制器的基本和结构 指令的执行过程 微程序方案的（微程序）控制器 组合逻辑方案的（硬布线）控制器 6.1 控制器的功能与组成6.1.1 控制器的功能 计算机的功能是执行程序 程序是按某种规则依次排列起来的指令代码（机器代码） 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; 换句话说控制器的作用就是控制程序的执行，它必须具有以下基本功能： 1．取指令 2．分析指令 3．执行指令 4．控制程序和数据的输入与结果输出 5．随机事件和某些特殊请求的处理 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。 6.1.2 控制器的组成 与指令有关的部件 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 指令译码器ID: 对指令译码，产生控制信号 主脉冲源与启停控制线路，按需要给出主脉冲信号。 ④ 指令执行步骤标记线路： 指明每条指令的执行步骤。 ⑤ 控制信号记忆或产生线路：给出计算机各功能部件部件协同运行所需要的控制信号。 6.1.2 控制器的组成 一、有关的术语和概念 （1）微命令：构成控制信号序列的最小单位。通常是指那些能直接作用于某部件控制门的命令，如：打开或关闭某部件通路的控制门的电位，某寄存器、触发器的打入脉冲等。微命令由控制部件通过控制总线箱执行部件发出。 （2）微操作：由微命令控制实现的最基本的操作。 微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的执行过程。在计算机内部实质上是同一个信号，对控制部件为微命令，对执行部件为微操作。很多情况下两者常常不加区分地使用。 二、控制信号提供方法 1 生成法 将操作码和微操作序号作为输入，写出控制信号和下一微操作序号的逻辑表达式，然后，用相应的逻辑器件实现。 组合逻辑控制器，也称硬布线控制器 2 查表法 将每一操作码的每个微操作对应的全部控制信号和下一操作步骤事先存储在控制存储器中，需要的时候从控存中读出。 微程序控制器 6.2 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。 6.2.1 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 6.2.2 典型指令的执行过程举例 2000 0001 ADD r0, r1 ; 加法指令 2001 0790 MVRR r9, r0 ; 传送指令 2002 E709 STRA [2007] , r9 ; 写内存指令, 这是一条双字指令, 2007 ; 第二个字中的 807 是直接地址 2004 8280 IN 80 ; 读串行口数据到R0低8位 2005 44FA JRC 2000 ; 若C为1转移到2000,否则顺序执行 2006 8F00 RET ; 子程序返回指令 　其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性，属于 同一组的指令的执行步骤