控制单元的功能分析课件.pptVIP

计算机组成原理作者：唐朔飞高等教育出版社第九章控制单元的功能主讲人：陈志勇山东大学计算机科学与学院

第九章控制单元的功能l第四篇控制单元?功能：发出各种控制信号序列?分析时序系统以及微操作命令节拍安排?学习如何用组合逻辑控制及微程序控制两种方式设计控制单元神经系统2

内容提要9.1微操作命令的分析9.2控制单元的功能10.1组合逻辑设计10.2微程序设计3

9.1操作命令的分析假设完成一条指令分4个工作周期：取指周期间址周期执行周期中断周期4

9.1微操作命令的分析一、取指周期地数控址据制总总总线线线PCMAR地址总线CPU1RPCIRMARCUM(MAR)MDRMDRIR存储器指令+1OP（IR）CU(PC×)(PC)+1PCMDR5

二、间址周期9.1指令形式地址MARAd(IR)MAR地址总线地数控址据制总总总线线线CPU1RMARCU存储器地址M(MAR)MDRMDRAd(IR)IRMDR说明：在有些机器中没有最后一步操作。6

三、执行周期9.11.非访存指令(1)CLA清A0ACC(2)COM取反ACCACC(3)SAR算术右移(ShiftArithmeticRight)L(ACC)R(ACC),ACC0ACC0R(ACC)L(ACC),ACCACC(4)CSL循环左移n0(5)STP停机指令0G(此处G为运行标志触发器)7

9.12.访存指令(1)加法指令ADDX(隐含寻址/直接寻址)Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDR(ACC)+(MDR)ACC(2)存数指令STAXAd(IR)MAR1WACCMDRMDRM(MAR)8

9.1(3)取数指令LDAXAd(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRACC3.转移指令(1)无条件转JMPXAd(IR)PC（负则转）(2)条件转移BANXAAd(IR)+A(PC)PC?009

4.三类指令的指令周期9.1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执行周期取指周期执行周期取指周期间址周期执行周期取指周期执行周期间接转移指令周期取指周期间址周期执行周期10

四、中断周期9.1程序断点存入“0”地址0MAR程序断点进栈(SP)1MAR1W1WPCMDRPCMDRMDRM(MAR)向量地址PC0EINT（置“0”）MDRM(MAR)向量地址PC0EINT（置“0”）11

9.2控制单元的功能一、控制单元的外特性指令寄存器系统总线CPU内部的控制信号标志位时钟控制单元CU到系统总线的控制信号来自系统总线的控制信号12

9.21.输入信号(1)时钟CU受时钟控制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(2)指令寄存器OP(IR)CU控制信号与操作码有关(3)标志CU受标志位控制(4)外来信号如INTR中断请求HRQ总线请求13

2.输出信号9.2(1)CPU内的各种控制信号RRij(PC)+1PCALU＋、－、与、或……(2)送至控制总线的信号访存控制信号MREQIO/MRD访IO/存储器的控制信号读命令写命令WR中断响应信号总线响应信号INTAHLDA14

二、控制信号举例1.不采用CPU内部总线的方式以ADD@X为例C2取指周期ACC3PCIR内存控制信号C0C4ALUC1CU…标志控制信号15

9.2二、控制信号举例1.不采用CPU内部总线的方式（P380约定）ADD@X间址周期C2CAC3C5PCIR内存控制信号ALUC1CU…标志控制信号16

9.2二、控制信号举例1.不采用CPU内部总线的方式ADD@X执行周期C2ACC5PCIR内存C6C8C7控制信号ALUC1CU…标志控制信号17

2.采用CPU内部总线方式(1)ADD@X取指周期时钟?PCMAR地址线9.2控制信号…CCUUIRiIRIRPCOMARiPPPCCCPCOCPU内部总MARi地址线数据线?CU发读命令1RMAR?数据线MDRMDRMDR线MDRO?MDRIRMDROIRiACY?OP（IR）CU?（PC）+1PC控制信号ALUZi表示输入控制，o表示输出控制18

(2)ADD@X间址周期控制信号…9.2时钟CUIIRR形式地址MARIRi?MDRMAR地址线PCMDRMARCPUOiMAR内部总