文档介绍：

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第６章 控制器

６.1 控制器的功能与组成概述

６.2 硬连线控制器

６.3　微程序的控制器部件

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6.1 控制器功能与组成

冯. 诺依曼结构的计算机

“存储程序”计算机，设置内存，存放程序和数据，

在程序运行之前将程序调入内存，然后执行程序。

计算机的功能是执行程序

程序是具有一定功能依次排列起来的指令序列

计算机执行程序的基本过程

从程序首地址开始执行第一条指令

分步执行每一条指令，并形成下一条待执行指令地址

自动地连续执行指令，直到程序的最后一条指令

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1. 控制器功能与控制过程

(1) 能够正确自动连续执行指令

按程序中设定的指令次序执行

(2) 能够正确分步完成每一条指令功能

取指令 → 分析指令 → 执行指令

(3) 能够在执行程序的过程中响应并处理中断

使计算机得以更有效的地兼顾多项工作

控制器的作用，就是向计算机各功能部件 (运算器、存储器、总线、输入输出设备的接口，也包括控制器本身) 提供执行每一条指令所需要的控制信号。

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2.控制器的组成

① 程序计数器 PC

存放指令地址，有 增量 或 接收新值的功能

② 指令寄存器 IR

存放指令内容：操作码与操作数地址

③ 指令执行步骤标记线路(译码器或微程序控制器、时序电路)

指明每条指令执行步骤和次序

④ 控制信号产生线路(时序控制电路)

给出计算机各功能部件协同运行所需要的全部控制信号

主脉冲源与启停控制线路

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3. 两种不同类型的控制器

根据控制信号的方式，有两种不同类型的控制器：

(1)硬连线控制器(组合逻辑控制器)：

采用组合逻辑线路、依据指令及其执行步骤直接产生控制信号。

(2)微程序控制器：

采用存储器电路把控制信号存储起来，依据指令执行的步骤读出要用到的信号(多个信号组合)。

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6.2.1 硬连线控制器组成与运行原理

1.控制器组成

由程序计数器PC、指令寄存器IR、(译码器)节拍发生器Timer 和 控制信号产生部件CU 等4 部分组成

PC: 提后续指令地址，

IR 保存指令，

Timer 给出指令执行步骤的编码(时序)，

控制信号产生部件依据指令内容(在IR中)和操作步骤(Timer 提供)，产生控制各部件所需要的控制信号。

6.2.1 硬连线控制器

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2. 指令执行步骤标记:节拍发生器

在执行指令时，指令周期一般划分几个执行步骤,称为机器周期，一个机器周期由几个时钟周期组成。实现指令周期控制的电路称为时序电路，也称为节拍发生器(Timer/Timing)。

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(1)划分指令执行步骤，

(2)确定各步骤应执行的功能和步骤之间的衔接关系

(3)确定各部件完成这些功能所需要的控制信号，

(4)发控制信号。

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