微机原理计算机一般原理资料.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.组合逻辑控制器的时序划分 三、时序控制方式 即时序信号与操作的关系 ● 采用三级时序系统： 指令周期 工作周期1 工作周期2 工作周期n …… 时钟周期1 时钟周期2 时钟周期m …. …. 工作脉冲1 工作脉冲2 工作脉冲k ….. ………. (节拍1) (节拍2) (节拍m) * * ● 时序关系： 晶振输出 工作周期1 工作周期2 工作周期3 时钟T1 工作脉冲P 时钟T2 指令周期 控制不同阶段操作时间 控制分步操作时间 对微操作定时 取指 执行 取数 取出指令 修改PC 打入IR 打入PC 3.4.4微程序控制器 其实质是用程序设计的思想方法来组织操作控制逻辑。 组合逻辑电路一经实现，不能变动其逻辑关系，必要时，必须改变其连线或重新设计。 微程序控制方法：把指令执行所需要的所有控制信号存放在控制存储器中，需要时从这个存储器中读取，存储逻辑可以修改ROM存放的数据,从而修改逻辑功能,速度略慢,有一个寻址和读数据的过程. 微程序控制的特点：灵活性好，速度慢 微程序控制的基本概念 1.微命令与微操作 微命令：构成控制信号序列的最小单位。 微操作：控制器中执行部件接受微指令后所进行的操作。 2.微指令和微程序 微指令：在机器的一个节拍中,一组实现一定操作功能的微命令, 即微命令组合。 微程序：由微指令组成的序列称为微程序,一个微程序的功能对应一条机器指令的功能. 3.机器指令与微指令 机器指令指提供给使用者编成的基本单位,如每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作. 一条机器指令对应一组微指令组成的微程序.可见,一条机器指令对应多条微指令,而一条微指令可为多个机器指令服务 4.控制存储器CM(Control Memory): 用于存放全部指令的所有微程序,采用只读存储器结构(固化).控制存储器的字长等于微指令的长度,其总容量决定于所有微程序的总长度. 5.微指令周期:从控制存储器中读取一条微指令并执行这条微指令所需的时间,通常一个微指令周期与一个CPU周期的时间相等.微指令中的微命令可以用节拍脉冲来同步定时. T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 读微指令 执行微指令 微指令周期 CPU周期 CPU周期与微指令周期的关系 微周期 子周期 T1 T2 T3 T4 多周期节拍脉冲 微程序控制器的基本结构和工作过程 一、基本组成 1、控制存储器CM 用来存放微程序。 2、微指令寄存器?IR 用来存放从控制存储器中取得的微指令。 3、微地址形成部件?AG 用来产生机器指令的首条微指令地址和后续地址。 4、微地址寄存器?AR 接收微地址形成部件送来的微地址。 微程序控制器基本结构 二、工作过程 微程序控制器的工作过程实质上就是在微程序控制器的控制之下，计算机执行机器指令的过程： 1、从控制存储器中运行取指令微程序，完成从主存储器中取得机器指令的工作； 2、根据机器指令的操作码，得到相应机器指令的微程序入口； 3、逐条取出微指令，完成相关微操作控制； 4、执行下一条机器指令。 流水线计算机（Pipeline Computer） 这类计算机的结构采用生产上的流水线概念，把每条指令分为若干个顺序的操作，每个操作分别由不同的处理部件实现。这样构成的计算机，可以同时处理若干条指令，对于每个处理部件来讲，每条指令的同类操作（如“取指令”）像流水一样被连续加工处理，这种指令重叠、处理部件连续工作的计算机，称为流水线计算机。 采用流水线方式可以提高计算机的处理速度和提高处理部件的使用效率。 “指令流水”是一种实现多条指令重叠执行的重要技术。1990年以后出现的处理器，无论是RISC还是CISC，无一不采用“指令流水”技术。 可见，3条指令共需8个时间单位，即可全部执行完；如果完全串行执行，则需3X6＝18个时间单位。显然，采用“流水线”技术可以显著提高计算机的处理速度。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 取指 译码 计算EA 取数 执行 存结果 取指 译码 计算EA 取数 执行 存结果 取指 译码 计算EA 取数 执行 存结果 第一条指令 第二条指令 第三条指令 在流水线方式下，BIU与EU同时动作（并行）完成指令周期，CPU效率高。 取指1 执行1 取指2 取指3 执行2 执行3 取指4