第四章控制器原理与 CPU组织 本章主要讨论:(运算器 CPU组成控制器 数据通路结构 与外部的连接 CPU工作原理 指令的执行过程
第四章 控制器原理与 CPU组织 本章主要讨论： 运算器 控制器 数据通路结构 与外部的连接 指令的执行过程 CPU组成 CPU工作原理
第一节组合逻辑控制器原理 411控制器组成 送M 微命令序列 1/0状态 PC 1 控制台信息微命令 译 送M或ALU 运行状态发生器日码地址形成 0寻 D PSW 时序 R 来自M
第一节 组合逻辑控制器原理 4.1.1 控制器组成 微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 PC θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M
送M 微命令序列 1/0状态 PC 控制台信息微命令 译 运行状态发生器 码地址形成 送M或ALU 0寻 D Psw时序 R 来自M 1.微命令发生器 电位型 功能;产生全机所需的各种微命令<脉冲型工 控制最基本的操作(微操作的命令 构成微命令发生器:将产生微命令的条件综合化 简,形成逻辑式,用组合逻辑电路实现
微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 PC θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M 微命令 发生器 1.微命令发生器 功能：产生全机所需的各种微命令 控制最基本的操作(微操作)的命令 电位型 脉冲型 构成微命令发生器：将产生微命令的条件综合化 简，形成逻辑式，用组合逻辑电路实现
送M 微命令序列 1/0状态 PC 控制台信息微命令 译 运行状态发生器 码地址形成 送M或ALU 0寻 D Psw时序 R 来自M 2.指令计数器PC 功能:指示指令在M中的位置。 顺序执行<PC本身+1 ALU+1 转移执行:PC先+1,再用转移地址修改P
微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 PC θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M 2.指令计数器PC 功能：指示指令在M中的位置。 顺序执行 PC本身+1 PC先+1，再用转移地址修改PC 微命令 发生器 PC 转移执行: ALU+1
送M 微命令序列 1/0状态 PC 控制台信息微命令 译 运行状态发生器 码地址形成 送M或ALU 0寻 D Psw时序 R 来自M 3指令寄存器|R 功能:存放现行指令。 决定操作 操作码字段一译码器一微命令发生器性质 寻 地址码字段地址形成部件<操作数地址 D 转移地址
3.指令寄存器IR 功能：存放现行指令。 决定操作 操作码字段 性质 操作数地址 转移地址 PC 微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M 微命令 发生器 PC IR 地址码字段 译码器 微命令发生器 地址形成部件 寻 D
送M 微命令序列 1/0状态 PC 控制台信息微命令 译 运行状态发生器 码地址形成 送M或ALU 0寻 D Ps时序 R 来自M 4.状态寄存器PSW 功能:指示程序运行方式,反映程序运行结果。 例.某机的PSW 15 1211 8765432 0 工作方式 优先级T Z
4.状态寄存器PSW 功能：指示程序运行方式，反映程序运行结果。 例. 某机的PSW PC 微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M 微命令 发生器 PC PSW IR 工作方式 优先级 T N Z V C 15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1 0
15 1211 876543210 工作方式 优先级TNz (1)条件码 C=1进位 反映程序运行结果 v=1溢出 z=1结果为0 (2)跟踪标志 N=1结果为负 为程序查错设置的断点标志T。 T=1,执行跟踪程序程序 初始化置T为1 测试T跟踪程序
C=1 进位 V=1 溢出 Z=1 结果为0 N=1 结果为负 T=1, 执行跟踪程序 （1）条件码 反映程序运行结果 工作方式 优先级 T N Z V C 15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1 0 （2）跟踪标志 为程序查错设置的断点标志T。 程序 初始化置T为1 ... 测试T 跟踪程序 …..
15 1211 876543210 工作方式 优先级TNz (3)优先级 为现行程序赋予优先级别,以决定是否 响应外部中断请求。 程序优先级高于外部优先级,不响应 程序优先级低于外部优先级,可响应 (4)工作方式 PSW在cPU中, 规定程序的特权级。 反映程序运行 状态;控制/状 用户方式:禁止程序执行某些指令态字在接口中 核心方式:允许程序执行所有指令反映叫命令 设备状态
程序优先级高于外部优先级，不响应 程序优先级低于外部优先级，可响应 用户方式：禁止程序执行某些指令 核心方式：允许程序执行所有指令 （3）优先级 为现行程序赋予优先级别，以决定是否 响应外部中断请求。 工作方式 优先级 T N Z V C 15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1 0 （4）工作方式 规定程序的特权级。 PSW在CPU中， 反映程序运行 状态；控制/状 态字在接口中, 反映CPU命令、 设备状态
送M 微命令序列 1/0状态 PC 控制台信息微命令 译 运行状态发生器 码地址形成 送M或ALU 0寻 D Ps时序 R 来自M 5时序线路 产生脉冲型 微命令,控 功能:控制操作时间和操作时刻。 制定时操作 工作脉冲 「凵L「 产生电位 振荡器 分频器 型微命令 时钟脉冲 控制操作 时钟周期(节拍)时间段
5.时序线路 功能：控制操作时间和操作时刻。 PC 微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M 微命令 发生器 PC PSW 时序 IR 振荡器 分频器 时钟脉冲 工作脉冲 时钟周期(节拍) 产生电位 型微命令， 控制操作 时间段 产生脉冲型 微命令，控 制定时操作
送M 微命令序列 1/0状态 PC 控制台信息微命令 译 运行状态发生器 码地址形成 送M或ALU 0寻 D Ps时序 R 来自M 412控制器工作过程 1.取指令 PC 地址M指令1R、译码(0、寻址方式) PC+1 PC
1.取指令 PC PC 微命令 发生器 微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 译 码 …... PSW 时序 IR 地址形成 θ D 寻 来自M 送M或ALU +1 送M 微命令 发生器 PC PSW 时序 IR 4.1.2 控制器工作过程 地址 M 指令 IR 、译码(θ、寻址方式) PC+1 PC