计算机组成原理课件第10章控制单元的设计幻灯片.ppt

五、微指令格式 1. 水平型微指令 如 直接编码、字段直接编码、字段间接编码、 直接和字段混合编码 2. 垂直型微指令 类似机器指令操作码 的方式 一次能定义并执行多个并行操作 由微操作码字段规定微指令的功能 10.2 3. 两种微指令格式的比较 (1) 水平型微指令比垂直型微指令 并行操作能力强 ， 灵活性强 (2) 水平型微指令执行一条机器指令所要的 微指令 数目少，速度快 (3) 水平型微指令 用较短的微程序结构换取较长的 微指令结构 (4) 水平型微指令与机器指令 差别大 10.2 计算机组成原理 唐朔飞 第２版 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 第10章 控制单元的设计 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 10.1 组合逻辑设计 一、组合逻辑控制单元框图 1. CU 外特性 IR 节拍发生器 CU T0 T1 Tn … CLK （机器主频） … 标志 0 1 2n-1 … C0 C1 Cn 操作码译码 n 位操作码 2.节拍信号 CLK T0 T1 T2 T3 时钟周期 机器周期 机器周期 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 10.1 二、微操作的节拍安排 采用 同步控制方式 CPU 内部结构采用非总线方式 一个 机器周期 内有 3 个节拍（时钟周期） 10.1 PC IR AC CU 时钟 ALU … … … C1 C2 C5 C9 C0 C10 C3 C7 C4 C6 C12 C11 C8 控制信号 标志 控制 信号 M D R M A R 1. 安排微操作时序的原则 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 10.1 2. 取指周期 微操作的 节拍安排 PC MAR M ( MAR ) MDR MDR IR ( PC ) + 1 PC 原则二 原则二 原则三 3. 间址周期 微操作的 节拍安排 M ( MAR ) MDR MDR Ad ( IR ) T0 T1 T2 T0 T1 T2 1 R OP ( IR ) ID Ad ( IR ) MAR 1 R 10.1 4. 执行周期 微操作的 节拍安排 ① CLA ② COM ③ SHR T0 T1 T2 T0 T1 T2 T0 T1 T2 AC0 AC0 L ( AC ) R ( AC ) 0 AC AC AC 10.1 ④ CSL ⑤ STP ⑥ ADD X ⑦ STA X R ( AC ) L ( AC ) AC0 ACn T0 T1 T2 0 G T0 T1 T2 T0 T1 T2 T0 T1 T2 Ad ( IR ) MAR M ( MAR ) MDR ( AC ) + ( MDR ) AC Ad ( IR ) MAR AC MDR MDR M ( MAR ) 1 R 1 W 10.1 ⑧ LDA X ⑨ JMP X ⑩ BAN X T0 T1 T2 Ad ( IR ) MAR M ( MAR ) MDR MDR AC T0 T1 T2 T0 T1 T2 Ad ( IR ) PC 1 R A0 ? Ad ( IR ) + A0? PC PC 10.1 5. 中断周期 微操作的 节拍安排 T0 T1 T2 0 MAR PC MDR MDR M ( MAR ) 硬件关中断 向量地址 PC 中断隐指令完成 1 W 10.1 三、组合逻辑设计步骤 1. 列出操作时间表 T2 T1 T0 FE 取指 JMP LDA STA ADD COM CLA 微操作命令信号 状态条件 节拍 工作周期标记 PC MAR 1 R M(MAR) MDR ( PC ) +1 PC MDR IR OP( IR ) ID 1 IND 1 EX