计算机组成原理(6)

控制器原理与CPU组织
　　组合逻辑控制器原理
　　　　微命令发生器
　　　　　　功能:产生全机所需要的各种微命令(控制最基本的操作的命令)

　　　　指令计数器PC
　　　　　　功能:指示指令在程序中的位置
　　　　　　顺序执行:PC + 1
　　　　　　转移执行:PC先+1,再用转移指令修改PC

　　　　指令寄存器IR
　　　　　　功能:存放现行指令
　　　　　　操作码字段->译码器->微命令发生器(决定操作性质)
　　　　　　地址码字段->译码器->微命令发生器
　　　　　　　　　　　->地址形成部件->操作数地址或转移地址

　　　　状态寄存器PSW
　　　　　　功能:指示程序运行方式,反映程序运行结果
　　　　　　　　条件码(反映程序运行结果
　　　　　　　　跟踪标志(为程序差错设置的断点标志
　　　　　　　　优先级(为现行程序赋予优先级别,以决定是否相应外部中断请求
　　　　　　　　　　程序优先级高于外部优先级,不响应
　　　　　　　　　　程序优先级低于外部优先级,可相应
　　　　　　　　工作方式(规定程序的特权级
　　　　　　　　　　用户方式:禁止程序执行某些指令
　　　　　　　　　　核心方式:允许程序指令多有指令
　　　　　　PSW在CPU中,反应程序运行状态,控制/状态字在接口中,反应CPU命令,设备状态

　　　　时序线路
　　　　　　功能:控制操作时间和操作时刻

　　　　控制器工作过程
　　　　　　取指令
　　　　　　　　PC->内存->指令寄存器,译码
　　　　　　　　PC+1->PC
　　　　　　取数
　　　　　　　　按寻址方式,或从寄存器取数,或从寄存器取数
　　　　　　执行
　　　　　　　　按操作码对数据进行运算处理

　　　　时序控制方式
　　　　　　既时序信号与操作的关系
　　　　　　　　1.组合逻辑控制器的时序划分
　　　　　　　　　　采用三级时序系统:工作周期,时钟周期,工作脉冲
　　　　　　　　2.时序控制方式及其变化
　　　　　　　　　　同步控制:各项操作受统一时序控制
　　　　　　　　　　　　特点:有明显时序时间划分,时钟周期时间固定各步操作的衔接,各部件之间的数据
　　　　　　　　　　　　　　传送受严格同步定时控制
　　　　　　　　　　　　优缺点:时序关系简单,时序划分规整,控制不复杂
　　　　　　　　　　　　控制逻辑易于集中,便于管理,时间安排不合理
　　　　　　　　　　　　应用场合:用于CPU内部,设备内部,系统总线操作
　　　　　　　　　　异步控制(各项操作按不同需要安排时间,不受同一时序控制
　　　　　　　　　　　　特点:无统一时钟周期划分,各操作间的衔接和部件之间的信息交换采用异步
　　　　　　　　　　　　　　  应答方式
　　　　　　　　　　　　优缺点:时间安排紧凑,合理,控制复杂
　　　　　　　　　　　　应用场合:用于异步总线操作(各挂接部件速度差异大,传送时间不确定,传送距离较远)
　　　　　　　　　　同步方式的变化
　　　　　　　　　　　　不同指令安排不同时钟周期数
　　　　　　　　　　　　　　指令周期长度可变,时钟周期长度不变
　　　　　　　　　　　　总线周期中插入延长周期
　　　　　　　　　　　　　　经总线传送一次数据所用的时间(送地址,读/写)
　　　　　　　　　　　　同步方式引入异步应答
　　　　　　　　　　　　　　以固定时钟周期作为时序基础,引入应答思想

　　组合逻辑控制方式的优缺点及应用
　　　　1.组合逻辑控制方式
　　　　　　综合简化产生微命令的条件,形成逻辑式,用组合逻辑电路实现
　　　　　　执行命令时,由组合逻辑电路(微命令发生器)在相应时间发出所需要微命令,控制相关操作
　　　　2.优缺点
　　　　　　产生微命令的速度较快
　　　　　　设计不规整,设计效率较低
　　　　　　不易修改,扩展指令系统功能
　　　　3.应用场合
　　　　　　用于高速计算机,或小规模计算机