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控制器的结构和功能（计组学习笔记）

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控制器的结构和功能（计组学习笔记）

2024-07-08 22:32| 来源: 网络整理| 查看: 265

一研为定，万山无阻！

文章目录控制器的结构与功能控制器的功能控制单元的输入与输出输入输出控制器的工作原理（了解）设计步骤CPU的控制方式同步控制方式异步控制方式联合控制方式安排微操作时序安排微操作原则取址周期间址周期执行周期非访存指令访存指令条件指令中断周期电路设计微操作信号综合总结

控制器的结构与功能地址总线（DB ）: 内存储器、输入设备和输出设备从地址总线接收地址信息。单向控制总线（CB） : 内存储器、输入设备和输出设备从控制总线得到控制信号。单向数据总线（DB） : 内存储器、输入设备和输出设备通过数据总线与其他部件传送数据。双向接口：输入设备和输出设备通过接口电路与总线相连接。由于内存中的数据格式与输入输出设备的格式内容不相同，所以需要一个接口在这里插入图片描述

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控制器的功能控制器是计算机系统的指挥中心从主存中取出一条指令，并指出下一条指令在主存中的位置。对指令进行译码或测试，产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作。指挥并控制CPU、主存、输入和输出设备之间的数据流动方向控制单元的输入与输出输入操作码、时钟、标志、外来信号输出

CPU 内部控制信号

到控制总线的控制信号

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控制器的工作原理（了解）

CU 的设计：硬布线（组合逻辑 + 触发器）

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关于机器周期：机器周期可看做所有指令执行过程中的一个基准时间。通常以存取周期作为基准时间，即机器周期。在存储字长等于指令字长的前提下，取指周期也可看做机器周期。

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设计步骤

1.分析每个阶段的微操作序列（重要） 2.选择CPU的控制方式 3.安排微操作时序 4.电路设计

CPU的控制方式 CPU的控制方式：产生不同微操作命令序列所用的时序控制方式。同步控制方式

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异步控制方式

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联合控制方式对各种不同的指令的微操作实行大部分采用同步控制、小部分采用异步控制的办法。安排微操作时序安排微操作原则原则一：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，并允许有先后顺序取址周期

原顺序在这里插入图片描述根据三大原则改造

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间址周期

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执行周期非访存指令

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访存指令

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条件指令分为有条件转移指令与无条件转移指令在这里插入图片描述

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中断周期 EINT 硬件关中断在这里插入图片描述

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这些操作由中断隐指令完成注意：中断隐指令不是一条指令，而是指一条指令的中断周期由硬件完成的一系列操作。

中断周期的三个任务 1、保存断点 2、形成中断服务程序的入口地址 3、关中断

电路设计

设计步骤 1、列出操作时间表 2、写出微操作命令的最简表达式 3、画出逻辑图

I 进入的为间址阶段I（*）进入的为执行阶段

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CLA 清零指令COM 取反指令

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微操作信号综合

以 M(MAR) --> MDR 为例

推出微操作逻辑表达式在这里插入图片描述

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总结

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