控制器的功能和工作原理

控制器的结构和功能

控制单元的输入和输出

硬布线控制器

操作码译码器：把一个编码一种功能的形式转换成一根线对应一个功能

关于机器周期：机器周期可看作所有指令执行过程中的一个基准时间。

通常以存取周期作为基准时间，即机器周期。

在存储字长等于指令字长的前提下，取指周期也可看作机器周期。

CPU的控制方式

CPU的控制方式：产生不同微操作命令序列所用的时序控制方式

1.同步控制方式：整个系统的所有控制信号均来自统一的时钟信号。

通常以最长的微操作序列和最繁琐的微操作作为标准（用最久的那个），采取完全统一的、具有相同时间间隔和相同数目的节拍作为机器周期来运行不同的指令。

同步控制方式的有点是控制电路简单，缺点是运行速度较慢。

2.异步控制方式：异步控制方式不存在基准时标信号。

各部件按自身固有的速度工作，通过应答方式进行联络。

异步控制方式的优点是运行速度快，缺点是控制电路比较复杂。

3.联合控制方式：对各种不同的指令的微操作实行大部分采用同步控制、小部分采用异步控制的办法。

安排微操作时序的原则

原则一：微操作的先后顺序不得随意更改

原则二：被控对象不同的微操作，尽量安排在同一个节拍内完成

原则三：占用时间较短的微操作，尽量安排在一个节拍内完成，并允许有先后顺序

取值周期

两个微操作占用时间较短，根据原则三安排在同一个节拍

间址周期

执行周期

中断周期

中断周期的三个任务：

保存断点
形成中断服务程序的入口地址
关中断

电路设计

组合逻辑设计

设计步骤：

列出操作时间表
写出微操作命令的最简表达式
画出逻辑图

列出操作时间表

微操作信号综合

画出逻辑图

微操作序列是必会的

硬布线工作原理：微操作控制信号由组合逻辑电路根据当前的指令码、状态和时许，即使产生

微程序

微程序工作原理：事先把微操作控制信号存储在一个专门的存储器（控制存储器)中，将每一条机器指令编写成一个微程序，这些微程序可以存到一个控制存储器中，用寻址用户程序机器指令的办法来寻址每个微程序中的微指令。

微程序的基本思想

微程序控制器的基本结构

控制存储器

微指令的格式

微指令的编码方式

微指令的编码方式又称为微指令的控制方式，它是指如何对微指令的控制字段进行编码，以形成控制信号。编码的目标是在保证速度的情况下，尽量缩短微指令字长。

1.直接编码（直接控制）方式

在微指令的操作控制字段中，每一位代表一个微操作命令

2.字段直接编码方式

将微指令的控制字段分成若干个“段”，每段经译码后发出控制信号

优点：可以缩短微指令字长

缺点：要通过译码电路后再发出微命令，因此比直接编码方式慢。