《中央處理器》PPT課件
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1、第 6章 中 央 處 理 器中 央 處 理 器 (CPU)=運 算 器 (ALU)+控 制 器 (CU)。 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 6.3 CPU控 制 流 程 6.4 控 制 器 的 組 成 6.5 指 令 的 執(zhí) 行 過 程 6.6 指 令 流 水 6.7 操 作 控 制 信 號 形 成 部 件 6.1 CPU的 組 成 與 操 作1、 CPU的 組 成2、 CPU的 四 種 基 本 功 能3、 從 內 存 讀 取 一 個 字4、 把 一 個 字 寫 入 主 存5、 通 用 寄 存 器 之 間 傳 送 數 據6、 完 成 算 術 、 邏
2、輯 運 算 6.1 CPU的 組 成 與 操 作1、 CPU的 組 成 : PC程 序 計 數 器 IR指 令 寄 存 器指 令 譯 碼 器內 部 總 線存 儲 器 數 據 寄 存 器 MDR存 儲 器 地 址 寄 存 器 MAR算 數 邏 輯 運 算 單 元 ALU通 用 寄 存 器 R 0到 R(n-1)暫 存 寄 存 器 Y、 Z 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 地 址 線 指 令 譯 碼 器 MDRMAR PCIR 數 據 線存 儲 器 總 線 R0 Y R(n-1) Z ALU 加減1 C0 ALU控 制 圖 6.1 CPU內 部 單 總 線 組 織 的 數 據 通 路 . .
3、 . 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 R(n-1) Y . . .Yin A BALU Z Zout Yout R (n-1)out Zin 圖 6.2 寄 存 器 的 輸 入 門 和 輸 出 門 . . .R(n-1)in 6.1 CPU的 組 成 與 操 作2、 CPU的 四 種 基 本 功 能 : ( 1) 、 讀 取 某 一 主 存 單 元 的 內 容 , 并 將 其裝 入 某 一 個 CPU寄 存 器 ; ( 2) 、 把 一 個 數 據 字 從 某 一 個 CPU寄 存 器存 入 某 個 給 定 的 主 存 單 元 中 ; ( 3) 、 把 一 個 數 據 字 從 某 一 個
4、 CPU寄 存 器送 到 另 一 個 寄 存 器 或 者 ALU; ( 4) 、 進 行 一 個 算 術 運 算 或 邏 輯 運 算 , 將結 果 送 入 某 一 個 CPU寄 存 器 。 6.1 CPU的 組 成 與 操 作3、 從 內 存 讀 取 一 個 字 : 舉 例 : 假 設 要 訪 問 的 主 存 單 元 地 址 放 在 寄存 器 R1中 , 并 且 要 求 把 讀 出 的 內 容 裝 入 寄 存 器R2。( 1) 、 MAR R1 (R1out, MARin)( 2) 、 Read( 3) 、 WMFC ; 等 待 MFC信 號 ( Wait MFC)( 4) 、 R2 MDR
5、(MDR out, R2in) 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 地 址 線 指 令 譯 碼 器 MDRMAR PCIR 數 據 線存 儲 器 總 線 R0 Y R(n-1) Z ALU 加減1 C0 ALU控 制 圖 6.1 CPU內 部 單 總 線 組 織 的 數 據 通 路 . ( 1) 、 MAR R1 (R1 out, MARin)( 2) 、 Read( 3) 、 WMFC ; 等 待 MFC信 號( Wait MFC)( 4) 、 R2 MDR (MDRout, R2in) 6.1 CPU的 組 成 與 操 作4、 把 一 個 字 寫 入 主 存 : 舉 例 : 假 設 要
6、寫 入 的 數 據 字 放 在 R2中 , 存儲 單 元 的 地 址 放 在 R1中 。( 1) 、 MAR R1 (R1out, MARin)( 2) 、 MDR R2 (R2out, MDRin)( 3) 、 Write ( 4) 、 WMFC 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 地 址 線 指 令 譯 碼 器 MDRMAR PCIR 數 據 線存 儲 器 總 線 R0 Y R(n-1) Z ALU 加減1 C0 ALU控 制 圖 6.1 CPU內 部 單 總 線 組 織 的 數 據 通 路 . ( 1) 、 MAR R1 (R1 out, MARin)( 2) 、 MDR R2 (R2
7、out, MDRin)( 3) 、 Write ( 4) 、 WMFC 6.1 CPU的 組 成 與 操 作5、 通 用 寄 存 器 之 間 傳 送 數 據 : 舉 例 : 將 寄 存 器 R1的 內 容 傳 送 到 R4 。 R1out, R4in 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 地 址 線 指 令 譯 碼 器 MDRMAR PCIR 數 據 線存 儲 器 總 線 R0 Y R(n-1) Z ALU 加減1 C0 ALU控 制 圖 6.1 CPU內 部 單 總 線 組 織 的 數 據 通 路 . . . R1 out, R4in 6.1 CPU的 組 成 與 操 作6、 完 成 算 術
8、 、 邏 輯 運 算 : 舉 例 : 完 成 寄 存 器 R1的 內 容 與 寄 存 器 R2的內 容 相 加 , 并 將 結 果 送 入 寄 存 器 R3 。( 1) 、 R1out, Yin ( 2) 、 R2out, Add, Zin ( 3) 、 Z out, R3in 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 地 址 線 指 令 譯 碼 器 MDRMAR PCIR 數 據 線存 儲 器 總 線 R0 Y R(n-1) Z ALU 加減1 C0 ALU控 制 圖 6.1 CPU內 部 單 總 線 組 織 的 數 據 通 路 . ( 1) 、 R1 out, Yin ( 2) 、 R2out
9、, Add, Zin ( 3) 、 Zout, R3in 6.1 CPU的 組 成 與 操 作接 通三 態(tài)門 的時 間 總 線傳 輸時 間 通 過 ALU的 延 時 建 立時 間 保持時間 有 效 數 據進 入寄 存器 Z 準 備下 一操 作的 控制 信號 下 一操 作開 始 R2out t0 t1 t2 t3 t4 t5Zin圖 6.3 加 法 操 作 期 間 控 制 信 號 的 時 序R2out, Add, Zin 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 1、 同 步 控 制 方 式2、 異 步 控 制 方 式3、 聯(lián) 合 控 制 方 式 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 1、 同 步
10、控 制 方 式 : 系 統(tǒng) 有 一 個 統(tǒng) 一 的 時 鐘 , 所 有 控 制 信 號 均來 自 這 個 統(tǒng) 一 的 時 鐘 信 號 。 指 令 周 期 : CPU每 取 出 并 執(zhí) 行 一 條 指 令 所需 要 的 全 部 時 間 。 工 作 周 期 ( 機 器 周 期 ) : 指 令 運 行 過 程 中相 對 獨 立 的 階 段 。 一 般 把 指 令 的 運 行 過 程 分 為取 指 令 、 讀 取 操 作 數 及 執(zhí) 行 (包 括 寫 結 果 )等 三個 基 本 工 作 周 期 。 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 時 鐘 周 期 : 在 一 個 機 器 周 期 里 可 以 完 成
11、 若 干 個 微 操 作 ,每 個 微 操 作 都 需 一 定 的 時 間 , 可 用 時 鐘 信 號 來控 制 產 生 每 一 個 微 操 作 命 令 。 因 此 , 一 個 機 器周 期 內 包 含 若 干 個 時 鐘 周 期 ( 又 稱 節(jié) 拍 或 狀態(tài) ) 。 在 每 個 節(jié) 拍 內 機 器 可 完 成 一 個 或 幾 個 需 同時 執(zhí) 行 的 微 操 作 。 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 2、 異 步 控 制 方 式 : 沒 有 基 準 時 鐘 信 號 , 沒 有 固 定 的 周 期 節(jié) 拍 和嚴 格 的 時 鐘 同 步 , 執(zhí) 行 每
12、條 指 令 和 每 個 操 作 需 要多 少 時 間 就 占 用 多 少 時 間 。 這 種 方 式 微 操 作 的 時 序 由 專 門 的 應 答 線 路 控制 , 即 當 CU發(fā) 出 執(zhí) 行 某 一 微 操 作 的 控 制 信 號 后 ,等 待 執(zhí) 行 部 件 完 成 了 該 操 作 后 發(fā) 回 “ 回 答 ” (或“ 結 束 ” )信 號 , 再 開 始 新 的 微 操 作 , 使 CPU沒 有空 閑 狀 態(tài) , 但 因 需 要 采 用 各 種 應 答 電 路 , 故 其 結構 比 同 步 控 制 方 式 復 雜 。 6.2 CPU時 序 控 制 方 式 3、 聯(lián) 合 控 制 方 式 :
13、 所 謂 聯(lián) 合 控 制 方 式 是 同 步 和 異 步 控 制 方 式的 結 合 。 對 于 不 同 的 操 作 序 列 以 及 其 中 的 每 個 操 作 ,實 行 部 分 統(tǒng) 一 、 部 分 區(qū) 別 對 待 的 方 式 。 6.3 CPU控 制 流 程 程 序 執(zhí) 行 完 了 嗎 ?取 出 指 令 啟 動 分 析 指 令執(zhí) 行 指 令 是 否 有 中 斷 請 求 ?轉 中 斷 處 理 程 序 返 回 否 是 是 圖 6.5 CPU控 制 流 程 否 等 待 程 序 :能 完 成 某 個 確 定 算法 的 指 令 序 列 。 計 算 機 進 行 信 息 處 理 的過 程 就 是 不 斷 地
14、 取 指 令 、 分析 指 令 和 執(zhí) 行 指 令 這 樣 一 個周 而 復 始 的 過 程 。1、 取 指 令 : 由 程 序 計 數 器 ( PC) 指出 當 前 指 令 地 址 , 通 過 執(zhí) 行“ MAR ( PC) ” 和 “ Read”命 令 , 從 主 存 中 取 出 指 令 。 6.3 CPU控 制 流 程 程 序 執(zhí) 行 完 了 嗎 ?取 出 指 令 啟 動 分 析 指 令執(zhí) 行 指 令 是 否 有 中 斷 請 求 ?轉 中 斷 處 理 程 序 返 回 否 是 是 圖 6.5 CPU控 制 流 程 否 等 待 2、 分 析 指 令 : 對 取 出 的 指 令 進 行 分 析
15、,指 出 它 執(zhí) 行 什 么 操 作 , 產 生相 應 的 操 作 控 制 信 號 。 如 果參 與 操 作 的 數 據 在 主 存 中 ,則 還 需 要 形 成 操 作 數 地 址 。3、 執(zhí) 行 指 令 : 根 據 指 令 分 析 得 到 的“ 操 作 命 令 ” 和 “ 操 作 數 地址 ” , 按 一 定 的 算 法 形 成 相應 的 操 作 控 制 命 令 序 列 , 通過 運 算 器 、 存 儲 器 及 外 部 設備 等 的 具 體 執(zhí) 行 , 實 現(xiàn) 每 條指 令 的 功 能 。 6.3 CPU控 制 流 程 程 序 執(zhí) 行 完 了 嗎 ?取 出 指 令 啟 動 分 析 指 令執(zhí)
16、 行 指 令 是 否 有 中 斷 請 求 ?轉 中 斷 處 理 程 序 返 回 否 是 是 圖 6.5 CPU控 制 流 程 否 等 待 4、 對 異 常 情 況 和 某 些 請 求 的(中 斷 )處 理 : 當 機 器 出 現(xiàn) 某 些 異 常 情況 , 如 算 術 運 算 溢 出 、 數 據傳 送 奇 偶 錯 等 ; 或 者 某 些 外來 請 求 , (如 磁 盤 成 批 數 據 送存 儲 器 結 束 或 程 序 員 從 鍵 盤送 入 命 令 )等 , 此 時 由 這 些 部件 或 設 備 發(fā) 出 “ 中 斷 請 求 ”信 號 , 待 執(zhí) 行 完 當 前 指 令 后 ,CPU響 應 該 請
17、求 , 中 止 當 前 執(zhí)行 的 程 序 , 轉 去 執(zhí) 行 中 斷 服務 程 序 。 當 處 理 完 畢 后 , 再返 回 原 程 序 繼 續(xù) 運 行 。 6.4 控 制 器 的 組 成1、 程 序 計 數 器 ( PC) : 又 稱 指 令 計 數 器 或 指 令 指 針 ( IP) , 在 某 些機 器 中 用 來 存 放 正 在 執(zhí) 行 的 指 令 地 址 ; 在 大 多 數機 器 中 則 存 放 要 執(zhí) 行 的 下 一 條 指 令 的 地 址 。 指 令 地 址 的 形 成 有 兩 種 可 能 : 一 是 順 序 執(zhí) 行 的 情 況 , 每 執(zhí) 行 一 條 指 令 , 程序 計 數
18、器 加 “ 1” 以 形 成 下 條 指 令 的 地 址 。 該 加“ 1” 計 數 的 功 能 , 有 的 機 器 是 PC本 身 具 有 的 ,也 有 的 機 器 是 借 用 運 算 器 完 成 的 。 二 是 在 某 些 條 件 下 , 需 要 改 變 程 序 執(zhí) 行 的 順序 , 這 常 由 轉 移 類 指 令 形 成 轉 移 地 址 送 到 PC中 ,作 為 下 條 指 令 的 地 址 。 6.4 控 制 器 的 組 成2、 指 令 寄 存 器 ( IR) : 用 以 存 放 現(xiàn) 行 指 令 , 以 便 在 整 個 指 令 執(zhí) 行 過程 中 , 實 現(xiàn) 一 條 指 令 的 全 部 功
19、 能 控 制 。3、 指 令 譯 碼 器 : 又 稱 操 作 碼 譯 碼 器 , 它 對 指 令 寄 存 器 中 的 操作 碼 部 分 進 行 分 析 解 釋 , 產 生 相 應 的 控 制 信 號 提供 給 操 作 控 制 信 號 形 成 部 件 。 6.4 控 制 器 的 組 成4、 脈 沖 源 及 啟 停 控 制 線 路 : 脈 沖 源 :產 生 一 定 頻 率 的 脈 沖 信 號 作 為 整 個機 器 的 時 鐘 脈 沖 。 啟 停 線 路 :在 需 要 的 時 候 保 證 可 靠 地 開 放 或封 鎖 時 鐘 脈 沖 , 控 制 時 序 信 號 的 發(fā) 生 與 停 止 , 實現(xiàn) 對
20、機 器 的 啟 動 與 停 機 。5、 時 序 信 號 產 生 部 件 : 以 時 鐘 脈 沖 為 基 礎 , 具 體 產 生 不 同 指 令 相 對應 的 周 期 、 節(jié) 拍 等 時 序 信 號 , 以 實 現(xiàn) 機 器 指 令 執(zhí)行 過 程 的 時 序 控 制 。 6.4 控 制 器 的 組 成6、 操 作 控 制 信 號 形 成 部 件 : 綜 合 時 序 信 號 、 指 令 譯 碼 信 息 、 被 控 功 能 部件 反 饋 的 狀 態(tài) 條 件 信 號 等 , 形 成 不 同 指 令 所 需 要的 操 作 控 制 信 號 序 列 。7、 中 斷 機 構 : 實 現(xiàn) 對 異 常 情 況 和
21、某 些 外 來 請 求 的 處 理 。8、 總 線 控 制 邏 輯 : 實 現(xiàn) 對 總 線 信 息 傳 輸 的 控 制 。 6.4 控 制 器 的 組 成啟 停 控 制 線操 作 控 制 信 號 形 成 部 件時 序 信 號 產 生 部 件 指 令 譯 碼 器指 令 寄 存 器程 序 計 數 器脈 沖 源狀 態(tài) 寄 存 器通 用 寄 存 器ALU 總 線 控 制 邏 輯中 斷 機 構+1轉 移 地 址 地 址 總 線 數 據 總 線控 制 總 線圖 6.6 控 制 器 組 成 框 圖 6.5 指 令 的 執(zhí) 行 過 程一 、 加 法 指 令 :1、 指 令 : Add R1, ( R3) 該
22、指 令 的 功 能 是 將 某 存 儲 單 元 的 內 容 與 寄存 器 R1的 內 容 相 加 , 結 果 存 入 R1中 。 存 儲 單 元的 地 址 放 在 寄 存 器 R3中 ( 寄 存 器 間 接 尋 址 ) 。2、 執(zhí) 行 這 條 指 令 需 要 下 列 動 作 :( 1) 取 指 令 ;( 2) 取 操 作 數 ( 由 R3所 指 出 的 存 儲 單 元 的 內容 ) ;( 3) 完 成 加 法 運 算 ;( 4) 結 果 存 入 R1中 。 6.5 指 令 的 執(zhí) 行 過 程3、 操 作 控 制 序 列 ( 微 操 作 序 列 ) : ( 圖 6.1所 示 的 單 總 線 結
23、構 )步 動 作1 PCout,MARin,Read, Clear Y,1 C0, Add,Zin ; 取 指 , (PC)+12 Zout,PCin,WMFC ; (PC)+1 PC3 MDRout,IRin ; 指 令 IR4 R 3out,MARin,Read ; 取 數 據 5 R1out,Yin,WMFC ; (R1) Y6 MDRout,Add,Zin ; 相 加7 Zout,R1in,End ; 結 果 R1 6.1 CPU的 組 成 與 操 作 地 址 線 指 令 譯 碼 器 MDRMAR PCIR 數 據 線存 儲 器 總 線 R0 Y R(n-1) Z ALU 加減1 C0
24、 ALU控 制 圖 6.1 CPU內 部 單 總 線 組 織 的 數 據 通 路 . . . 6.5 指 令 的 執(zhí) 行 過 程二 、 無 條 件 轉 移 指 令 (BR):步 動 作1 PCout,MARin,Read,Clear Y, 1 C0 ,Add,Zin2 Zout,PCin,WMFC3 MDRout,IRin4 PCout,Yin5 ( IR的 偏 移 字 段 )out,Add,Zin6 Z out,PCin,End 6.5 指 令 的 執(zhí) 行 過 程三 、 條 件 轉 移 指 令 : 如 果 N標 志 等 于 1則 轉 移 。 步 動 作1 PCout,MARin,Read,C
25、lear Y, 1 C0 ,Add,Zin2 Zout,PCin,WMFC3 MDRout,IRin4 If N=0 then End, If N=1 then PCout,Yin5 ( IR的 偏 移 字 段 ) out,Add,Zin6 Zout,PCin,End 6.6 指 令 流 水1、 指 令 流 水 原 理 2、 影 響 流 水 線 性 能 的 因 素 3、 超 標 量 技 術 1、 指 令 流 水 原 理指 令 的 串 行 執(zhí) 行 : 取 指 令 1 執(zhí) 行 指 令 1 取 指 令 2 執(zhí) 行 指 令 2 取 指 令 3 執(zhí) 行 指 令 3 在 取 指 令 時 , 執(zhí) 行 部 件
26、 是 空 閑 的 , 在 執(zhí) 行 指 令 時 ,取 指 令 部 件 基 本 上 是 空 閑 的 。 可 以 考 慮 在 執(zhí) 行 部 件 執(zhí)行 指 令 的 同 時 取 下 一 條 指 令 , 即 兩 條 指 令 的 執(zhí) 行 過 程在 時 間 上 有 重 疊 ( 即 指 令 流 水 ) 。指 令 的 二 級 流 水 : 取 指 令 1 執(zhí) 行 指 令 1取 指 令 2 執(zhí) 行 指 令 2取 指 令 3 執(zhí) 行 指 令 3 取 指 令 4 執(zhí) 行 指 令 4 1、 指 令 流 水 原 理 指 令 六 級 流 水 :取 指 ( FI) 指 令 譯 碼 ( DI) 計 算 操 作 數 地 址 ( CO)
27、取 操 作 數 ( FO) 執(zhí) 行 指 令 ( EI) 寫 操 作 數 ( WO)FI DI CO FO EI WOFI DI CO FO EI WOFI DI CO FO EI WOFI DI CO FO EI WOFI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WOFI DI CO FO EI WO指 令 1指 令 2指 令 3指 令 4指 令 5指 令 6指 令 7指 令 8 FI DI CO FO EI WOt 2、 影 響 流 水 線 性 能 的 因 素1、 訪 存 沖 突 :避 免 方 法 : ( 1) 設 置 兩 個 存 儲 器 系 統(tǒng) 分 別 放 置 指 令
28、和 數 據 。( 2) 采 用 預 取 指 令 技 術 : 設 置 指 令 隊 列 , 在 執(zhí) 行指 令 過 程 中 利 用 存 儲 器 空 閑 時 間 取 指 令 , 只 要 指令 隊 列 有 空 , 就 可 以 取 下 一 條 指 令 。 2、 影 響 流 水 線 性 能 的 因 素 2、 影 響 流 水 線 性 能 的 因 素2、 相 關 問 題 :( 1) 控 制 相 關 : 當 一 條 指 令 需 要 等 到 前 一 條 指 令 ( 或 前 幾 條指 令 ) 作 出 轉 移 方 向 的 決 定 后 才 能 進 入 流 水 線 ,即 產 生 控 制 相 關 。 ( 2) 數 據 相 關
29、 : 指 幾 條 指 令 共 用 了 同 一 個 存 儲 單 元 ( 或 寄 存器 ) 的 內 容 時 所 發(fā) 生 的 關 聯(lián) 。 3、 超 標 量 技 術 在 每 個 時 鐘 周 期 內 可 以 同 時 并 發(fā) 多 條 獨 立指 令 , 即 以 并 行 操 作 的 方 式 將 兩 條 或 兩 條 以 上的 指 令 編 譯 并 執(zhí) 行 。 超 標 量 處 理 機 內 部 配 置 有 多 個 功 能 部 件 和指 令 譯 碼 電 路 , 以 及 多 個 寄 存 器 端 口 和 總 線 。 條 件 : 并 發(fā) 執(zhí) 行 的 指 令 不 能 相 關 。 3、 超 標 量 技 術 6.7 操 作 控 制
30、 信 號 形 成 部 件 操 作 控 制 信 號 形 成 部 件 : 產 生 指 令 所 需 要 的 操作 控 制 信 號 序 列 , 用 以 控 制 計 算 機 各 部 分 的 操 作 ,它 是 整 個 控 制 器 的 核 心 , 也 是 最 復 雜 的 部 件 。一 、 組 合 邏 輯 控 制 與 PLA控 制二 、 微 程 序 控 制 一 、 組 合 邏 輯 控 制 與 PLA控 制1、 組 合 邏 輯 控 制2、 PLA控 制 T1 T2 TnINS1INS2INSm1、 組 合 邏 輯 控 制( 1) 、 組 合 邏 輯 控 制 器 框 圖 :時 鐘 控 制 步 計 數 器 步 譯
31、碼 器 編 碼 器 標志 IR 指令譯碼器 操 作 控 制 信 號 1、 組 合 邏 輯 控 制( 2) 、 微 操 作 命 令 的 邏 輯 表 達 式 : Zin = T1 + T6ADD + T5BR + End = T7ADD + T6BR +( T6N + T4N) BRN + 2、 PLA控 制 可 編 程 邏 輯 陣 列 ( PLA) : 由 一 個 “ 與 ” 門 陣列 和 一 個 “ 或 ” 門 陣 列 構 成 , 它 能 實 現(xiàn) 一 個 多 變 量組 合 邏 輯 電 路 。 2、 PLA控 制 F1F3F2F4adcb 圖 6.18 PLA模 型F1= abcd + abcd
32、 + bcd + abcdF2= abcd + abcF3= abcd + abcd + bdF4= bcd + abc + bd 2、 PLA控 制 AND array OR array IR 控 制 步 計 數 器 標 志 操 作 控 制 信 號 二 、 微 程 序 控 制1、 Wilkes微 程 序 控 制2、 基 本 概 念3、 微 指 令 的 格 式 與 編 碼4、 微 指 令 地 址 的 生 成 1、 Wilkes微 程 序 控 制微 程 序 存 儲 器( 控 制 存 儲 器 )微 指 令機 器指 令 微 命 令微 操 作 1、 Wilkes微 程 序 控 制 減 少 了 電 路
33、的 復 雜 性 和 非 標 準 化 程 度 。 提 供 了很 大 的 靈 活 性 , 使 得 設 計 的 變 更 、 修 改 以 及 指 令 系統(tǒng) 的 擴 充 都 成 為 不 太 困 難 的 事 情 。 微 程 序 控 制 器 的 主 要 缺 點 是 : 它 要 比 相 同 或 相近 半 導 體 技 術 的 硬 布 線 式 控 制 器 (如 PLA方 式 )慢 一些 。 6.5 指 令 的 執(zhí) 行 過 程3、 操 作 控 制 序 列 ( 微 操 作 序 列 ) : Add R1, ( R3) 步 動 作1 PCout,MARin,Read, Clear Y,1 C0, Add,Zin ; 取
34、指 , (PC)+12 Zout,PCin,WMFC ; (PC)+1 PC3 MDRout,IRin ; 指 令 IR4 R 3out,MARin,Read ; 取 數 據 5 R1out,Yin,WMFC ; (R1) Y6 MDRout,Add,Zin ; 相 加7 Zout,R1in,End ; 結 果 R1 2、 基 本 概 念微 命 令 : 控 制 部 件 向 執(zhí) 行 部 件 發(fā) 出 的 控 制 信 號 。微 操 作 : 執(zhí) 行 部 件 接 受 到 微 命 令 后 所 做 的 動 作 。微 指 令 : 若 干 微 命 令 的 組 合 , 用 于 產 生 一 組 控 制信 號 , 以
35、 控 制 執(zhí) 行 一 組 微 操 作 , 完 成 一 個 基 本 的運 算 或 傳 送 功 能 。 有 時 也 將 微 指 令 稱 作 控 制 字( CW) , 其 中 每 一 位 代 表 一 個 微 命 令 。微 程 序 : 完 成 指 定 任 務 的 微 指 令 序 列 。 對 應 于 一條 機 器 指 令 。微 程 序 存 儲 器 ( 控 制 存 儲 器 ) : 存 放 指 令 系 統(tǒng) 所對 應 的 所 有 微 程 序 的 一 個 專 門 存 儲 器 。 一 般 是 只讀 存 儲 器 。 2、 基 本 概 念 2、 基 本 概 念 2、 基 本 概 念( 1) 微 程 序 定 義 了 計
36、 算 機 的 指 令 系 統(tǒng) 。 因 此 可以 借 助 改 變 微 程 序 存 儲 器 的 內 容 來 改 變 指 令 系 統(tǒng) 。這 為 計 算 機 設 計 者 及 用 戶 提 供 了 相 當 大 的 靈 活 性 ;( 2) 一 般 而 言 , 并 不 經 常 改 變 微 程 序 存 儲 器 的內 容 , 所 以 通 常 用 只 讀 存 儲 器 ROM充 當 微 程 序 存儲 器 ;( 3) 任 何 機 器 指 令 的 執(zhí) 行 都 將 多 次 訪 問 控 制 存儲 器 , 因 此 , 此 控 制 存 儲 器 的 速 度 在 決 定 計 算 機總 的 速 度 時 起 著 主 要 的 作 用 。 作 業(yè) P177 1、 3、 5
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