【2017年整理】计算机组成原理九.ppt

第四篇 控制单元CU;第九章 控制单元的功能;主要内容;9.1 微操作命令的分析; 以几类典型指令为例，分析指令周期的各CPU周期所完成的微操作。这几类指令分别是： ;;③ ; 取指令周期 ① 将当前指令地址送存储器地址寄存器,记作 PC→MAR； ② 向主存发读命令，启动主存做读操作，记作 1 → R； ③ 将主存单元内容经数据总线读至MDR内，记作M→ DR； ;;③ ; 间址周期 ① 将指令的地址部分的形式地址送存储器地址寄存器,记作 Ad(IR)→MAR； ② 向主存发读命令，启动主存做读操作，记作 1 → R； ③ 将主存单元内容经数据总线读至MDR内，记作M(MAR) → MDR； ④ 将有效地址送指令寄存器的地址码字段，记作MDR → Ad(IR) 。 ;执行周期 1.非访存指令; (3) 算术右移一位指令 SHR 在执行阶段仅完成累加器内容算术右移一位 操作，记作 L(AC) →R(AC) 。; (5) 停机指令 STP 计算机有一个运行标志触发器G，当G=1时，表 示机器运行；当G=0时，表示机器停机。STP指令 在执行阶段只需将运行标志触发器置“0”，记作 0→G。;MAR; 2. 访存指令 (1) 加法指令 ADD @X ;;(2) 存数指令 STA X ① 将指令地址码部分送存储器地址寄存器，记作 Ad(IR)→MAR； ② 向主存发写命令，启动主存做写操作，记作 1 → W； ③ 将累加器内容送至MDR，记作 ACC → MDR； ④ 将MDR内容通过数据总线写入到MAR 所指的内存单元，记作 MDR → M( MAR)。; (3) 取数指令 LAD X ① 将指令地址码部分送存储器地址寄存器，记作 Ad(IR)→MAR； ② 向主存发读命令，启动主存做读操作，记作 1 → R； ③ 将MAR通过地址总线所指的内存单元的内容读出到MDR 中，记作 M( MAR) → MDR 。 ④ 将MDR内容送至累加器，记作 MDR → ACC; (1) 无条件转移指令 JMP X 该指令在执行阶段完成将指令的地址码部分X送至PC, 记作 Ad(IR) → PC。;9.2 控制单元的功能;1. 输入信号;2. 输出信号;9.2.2 控制信号举例;ADD @ X 间址周期;ADD @ X 执行周期;MDR;(2) ADD @ X 间址周期;(3) ADD @ X 执行周期;9.2.3 多级时序系统;1.机器周期 一条指令的执行分成几个相互独立的步骤来完成。通常，以访问一次内存储器所需要的时间定为一个机器周期。; T1;指令周期、机器周期和时钟周期的关系：;9.2.4 控制方式; 1.同步控制方式 任何一条指令或指令中任何一个微操作的执行，都由事先确定且有统一的时序信号所控制的方式，称为同步控制方式。即人为地规定所有操作的执行时间都相等。 操作间衔接：自动即前一操作完后，自动进入下一操作。 特点：时序关系简单，便于实现，但时间利用率低， 不能充分发挥各部件的运行速度。; 2.异步控制方式 计算机中不采用统一的基准时标来控制，各种操作需要多长时间，就分配多长时间。 操作间衔接：采用“应答”方式，即执行完时操作部件自动发“完成 ”信号，作为下一操作启动的依据。 特点：可充分发挥各部件的运行速度，时间利用率高， 但控制复杂，技术上不易实现。; 3.联合控制方式（同步和异步相结合） 在实际的计算机中，完全的同步和异步是难以实现的，基本上都采用联合方式。根据其倾向性，可分为：同步计算机，即以同步为主，以异步为辅；异步计算机，即以异步为主，以同步为辅。 通常，在一台计算机中， CPU内部，常采用同步控制方式； 主机和I/O间，常采用异步控制方式； CPU和内存间，采用同步或异步控制方式。 ;本章总结;ＥＮＤ~