控制器原理學習筆記（未完）

控制器:

功能： 產生控制命令（微命令），控制全機操作。

組成：

微命令發生器:指令資訊，狀態資訊，時序資訊；

微指令產生方式：指令執行控制方式

組合邏輯控制方式：由組合邏輯電路產生微命令；

微程式控制方式 ：由微指令產生微命令；

學習兩種控制器組成原理和控制機制；

模型機的資料通路結構和指令執行

組合邏輯控制器原理

控制最基本的操作（微操作）的命令。

1 微命令發生器

功能： 產生全機所需的各種微命令。

1、電位型

2、脈衝型

2 指令計數器pc

功能：指示指令再m中的位置。

順序執行： pc+1

轉移執行： pc先+1，再用轉移位址修改。

3 指令暫存器ir

功能： 存放現行指令。

操作碼字段送到解碼器解碼，然後送到微命令發生器裡，決定操作的性質。

位址碼字段，將解碼方式傳送給解碼器，已何種方式尋找運算元。可能是運算元位址，或者是轉移位址。如果是轉移位址，則到pc暫存器裡取出相應的位址。

4 狀態暫存器psw

功能：指示程式的執行方式，反應程式的執行結果。

某機器的psw

1.條件碼

程式執行結果：

c=1 產生進製；

v=1 溢位

z=1 結果位全為0

n=1 結果為負

2.跟蹤標誌

為程式差錯設定的斷點標誌t。　

t=1 ，執行跟蹤程式。

程式初始化置t為1。

3.優先順序

為現行程式賦予優先級別，以決定是否相應外部中斷請求。

程式優先順序高於或等於外部優先順序，不響應。

程式優先順序低於外部優先順序，可響應。

4. 工作方式

規定程式的特權級。

使用者方式： 禁止程式執行某些指令。

核心方式： 允許程式執行所有指令。

psw再cpu重，反應程式執行狀態；控制/狀態字在介面中，反應cpu命令、裝置狀態。

5 時序線路

功能： 控制操作時間和操作時刻。

時鐘週期（節拍）：產生電位型微命令，控制操作時間段。

工作脈衝： 產生脈衝型微命令，控制定時操作。

控制器工作過程

1.取指令

把指令從儲存器中取出，放入到ir中。先把位址傳給儲存器的位址暫存器，再經過位址解碼器找到相應的儲存單元。根據運算元取值。

2.取數

按定址方式，或從暫存器取數，或從暫存器取數。

3.按操作碼對資料進行運算處理。

時序控制方式

即時序訊號與操作的關係

1、組合邏輯控制器的時序劃分

採用**時序系統。

指令週期：工作週期1 、工作週期2、。。。。。工作週期n

乙個工作週期劃分為多個時鐘週期（節拍）
時鐘週期又分為工作脈衝
![這裡寫描述](
工作週期控制指令週期中不同階段的操作時間。
工作週期之下第一時鐘週期可能是取出指令，然後是修改指令。
時鐘週期之下第一工作脈衝可能是把資料打入ir，然後打入pc。
時序控制方式及其變化 
1.同步控制 
定義：各項操作受統一時序控制。 
特點：有明顯時序時間劃分，時鐘週期時間固定，各步操作的銜接、各部件之間的資料傳送受嚴格同步定時控制。 
優缺點：時序關係簡單，時序劃分規整，控制不複雜；控制邏輯易於集中，便於管理。時間安排不合理。 
應用場合：用於cpu內部，裝置內部、系統內部。
2 非同步控制 
定義： 各項操作按不同需要安排時間，不受統一時序控制。 
特點： 無統一時鐘週期劃分，各操作間的銜接和各部件之間的資訊交換採用非同步應答方式。 
主裝置：申請並掌握匯流排權的裝置。 
從裝置： 相應主裝置請求的裝置。 
操作流程: 
主裝置獲得匯流排控制權 
主裝置詢問從裝置 
從裝置準備好–接收否則再次詢問。 
主裝置傳送/接收資料。 
主裝置釋放匯流排控制權 
優缺點：時間安排緊湊、合理； 
控制複雜 
應用場合：用於非同步匯流排操作（各掛接部件速度差異大,傳送時間不確定，傳送距離遠）。 
同步方式的變化 
1.不同指令安排不同的時鐘週期數 
指令週期長度可變，時鐘週期長度不變。 
2.匯流排週期中插入延長週期 
經匯流排傳送一次資料所用的實現（送位址、讀/寫）。 
週期長度可變，時鐘週期長度不變。 
同步方式和擴充套件同步方式 
同步方式引入非同步應答 
以固定時鐘週期作為時序基礎，引入應答思想 
例如： 8088最大模式，用一根匯流排請求/應答線實現匯流排權的轉移。 
組合邏輯控制方式 
綜合簡化產生微命令的條件，形成邏輯式，用組合邏輯電路實現； 
執行指令時，由組合邏輯電路（微命令發生器)在相應時間發出所需微命令，控制有關操作。 
優缺點：產生微命令的速度較快。 
設計不規整，設計效率較低。 
不易修改、擴充套件指令系統功能。 
應用場合：用於高速計算機，或者小規模計算機。
				
計算機組成原理學習筆記  控制器
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