计算机组成原理——控制器
之前讲过CPU主要分为控制器和运算器,本文主要介绍控制器。
控制器是计算机系统的指挥中心,控制器的主要功能有:
从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置。
对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。
指挥并控制CPU、主存、输入和输出设备之间的数据流动方向。
根据控制器产生微操作控制信号的方式的不同,控制器可分为硬布线控制器和微程序控制器,两类控制器中的PC和IR是相同的,但确定和表示指令执行步骤的办法以及给出控制各部件运行所需要的控制信号的方案是不同的。
硬布线控制器
又称组合逻辑控制器
CU的输入信号来源:
经指令译码器译码产生的指令信息
时序系统产生的机器周期信号和节拍信号
【标志】执行单元的反馈,如BAN指令
CPU的控制方式:
同步控制方式:系统有一个统一的时钟,所有控制信号均来自这个统一的时钟信号
控制电路简单
运行速度慢
异步控制方式:各部件按自身固有的速度工作,通过应答方式进行联络
运行速度快
控制电路复杂
联合控制方式:大部份使用同步控制,剩下的异步控制
微程序控制器
微程序控制器采用存储逻辑实现,将微操作信号代码化,使每条机器指令转换为一段微程序并存入一个专门的存储器中,为操作控制信号由微指令产生。
????微命令和微操作
一条机器指令可以分解成一个微操作序列。eg:打开某个控制门的电位信号
微命令是微操作的控制信号,微操作是微命令的执行过程。
可以同时产生、共同完成的命令互为相容性微命令,否则为互斥性微命令
????微指令与微周期
操作控制字段,又称微操作码字段,用于产生某一步操作所需的各种操作控制信号
顺序控制字段,又称微地址码字段,用于控制产生下一条要执行的微指令地址不要把微地址码理解成地址而要理解成顺序
微指令是若干微命令的集合
存放微指令的控制存储器的单元地址称为微地址
微指令包括
微周期通常指从控制存储器读取并执行的时间
主存储器与控制存储器
前者用于存放程序和数据,CPU的外部
后者用于存放微程序,内部
程序与微程序
程序是指令的有序集合,用于完成特定的功能
微程序是微指令的有序集合,一条机器指令对应一个微程序【对程序员透明】
作者:山花
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