【组成原理系列】微操作与控制单元
微操作命令分析
完成一条指令分 4 个工作周期
取指周期
间址周期
执行周期
中断周期
取指周期
间址周期
执行周期
非访存指令
访存指令
转移指令
三类指令的指令周期
中断周期
程序断点存入 “ 0 ” 地址 程序断点 进栈
控制单元的功能
控制单元的外特性
输入信号
- 时钟
- CU 受时钟控制
- 一个时钟脉冲发一个操作命令或一组需同时执行的操作命令
- 指令寄存器
- OP (IR) -> CU
- 控制信号 与操作码有关
- 标志
- CU 受标志控制
- 外来信号
- 如：INTR 中断请求、HRQ 总线请求
- 时钟
输出信号
CPU 内的各种控制信号
送至控制总线的信号
控制信号举例
不采用 CPU 内部总线的方式（以ADD @X为例）
取指周期
间址周期
执行周期
采用 CPU 内部总线方式（以ADD @X为例）
取指周期
间址周期
执行周期
多级时序系统
机器周期
- 机器周期的概念
- 所有指令执行过程中的一个基准时间
- 确定机器周期需考虑的因素
- 每条指令的执行 步骤
- 每一步骤 所需的 时间
- 基准时间的确定
- 以完成 最复杂 指令功能的时间 为准
- 以 访问一次存储器 的时间 为基准
- 若指令字长 = 存储字长 ，则取指周期 = 机器周期
- 机器周期的概念
时钟周期 （节拍、状态）
- 一个机器周期内可完成若干个微操作
- 每个微操作需一定的时间
- 将一个机器周期分成若干个时间相等的时间段（ 节拍、状态、时钟周期）
- 时钟周期是控制计算机操作的最小单位时间
多级时序系统
- 机器周期、节拍（状态）组成多级时序系统
- 一个指令周期包含若干个机器周期
- 一个机器周期包含若干个时钟周期
机器速度与机器主频的关系
机器的主频 f 越快 机器的速度也越快
在机器周期所含时钟周期数相同的前提下，两机平均指令执行速度之比 等于
机器速度不仅与主频有关 ,还与机器周期中所含时钟周期 （主频的倒数）数以及指令周期中所含的机器周期数有关
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
任一微操作均由统一基准时标 的时序信号控制
采用定长的机器周期，以最长的微操作序列和最复杂的微操作作为标准机器周期内
采用不定长的机器周期，机器周期内节拍数不等
采用中央控制和局部控制相结合的方法
- 局部控制的节拍宽度与中央控制的节拍宽度一致
异步控制方式
- 无基准时标信号
- 无固定的周期节拍和严格的时钟同步
- 采用应答方式
联合控制方式
- 同步与异步相结合
人工控制方式
- Reset
- 连续 和 单条 指令执行转换开关
- 符合停机开关
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文章目录 1. 微操作命令的分析 1.1 取指周期 1.2 间址周期 1.3 执行周期 1.4 中断周期 2. 控制单元的功能 2.1 控制单元的外特性 2.2 控制信号举例 2.3 多级时序系统 2 ...
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