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1、第五章第五章 中央处理器中央处理器5.1 5.1 CPUCPU的功能和组成的功能和组成5.2 5.2 指令周期指令周期5.3 5.3 时序产生器和控制方式时序产生器和控制方式5.4 5.4 微程序控制器微程序控制器5.4 5.4 微程序设计技术微程序设计技术5.6 5.6 硬布线控制器硬布线控制器5.7 5.7 CPUCPU的新技术的新技术控制器控制器是计算机中用来指挥、协是计算机中用来指挥、协调机器各大部件工作的部件。调机器各大部件工作的部件。计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器 指令指令 指挥指挥 时序和状态时序和状态 协调协调 控制信息控制信息 状态状态计算机组成原理 第五章
2、 中央处理器 微程序控制器R1R2R3C iALUXYJKDR+-M123468579101112计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器R1R2R3C iALUXYJKDR+-M123468579101112数据通路数据通路计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器R1R1R1C iALUXYJKDR+-M123468579101112控制信号控制信号计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器R1R2R3C iALUXYJKDR+-M1234685791011121 1 R1R1输入输入 2 2 R2R2输入输入 3 3 R3R3输入输入 4 4 R1R1送送X X 5
3、5 R3R3送送Y Y 6 6 R2R2送送X X 7 7 R2R2送送Y Y 8 8 DRDR送送X X 9 9 R1R1送送Y Y 10 10 加加 11 11 减减 12 12 传送传送 寄存器寄存器的输入的输入脉冲脉冲四路数据四路数据选择器的选择器的选择端选择端运算控运算控制端制端计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器R1R2R3C iALUXYJKDR+-M1234685791011123 3 R3R3输入输入 4 4 R1R1送送X X 7 7 R2R2送送Y Y 10 10 加加 （R1）+（R2）R33 3 R3R3输入输入 9 9 R1R1送送Y Y 6 6 R2R
4、2送送X X 10 10 加加 问：问：1.1.减法？减法？2.2.操作数来自存储器、操作数来自存储器、 I/OI/O端口？端口？计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器R1R2R3C iALUXYJKDR+-M123468579101112OPS1 OP OPS2OPDR1R2DRR1R2R3R1R2R3+-M三地址指令三地址指令控制器的功能是按控制器的功能是按要求要求发控制信号。发控制信号。计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器 时间顺序时间顺序 指令功能指令功能 运行状态运行状态指令的格式功能与硬件结构有密切指令的格式功能与硬件结构有密切关系关系。 运算功能运算功能 数
5、据通路数据通路 数据宽度数据宽度微指令微指令：在一个：在一个CPU周期中，一组实现周期中，一组实现操作功能的的微命令的组合。操作功能的的微命令的组合。计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器 例如：加法指令的执行可分为：取指、计算例如：加法指令的执行可分为：取指、计算地址、取操作数和加法运算四步，每一步都地址、取操作数和加法运算四步，每一步都由一组微操作实现。这一组能同时执行的微由一组微操作实现。这一组能同时执行的微操作就构成一条微指令。操作就构成一条微指令。微命令微命令：控制器发出的指挥机器执行微：控制器发出的指挥机器执行微操作的命令。操作的命令。微操作微操作：控制器执行指令时，完成
6、的最：控制器执行指令时，完成的最基本的不能再细分的操作。基本的不能再细分的操作。相容性微命令相容性微命令：在同一个在同一个CPUCPU周周期中，可以同期中，可以同时执行的微操时执行的微操作命令。作命令。计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器相斥性微命令相斥性微命令：在同一个在同一个CPUCPU周周期中，不能同期中，不能同时执行的微操时执行的微操作操作。作操作。相相斥斥相相斥斥相相斥斥微程序微程序：计算机每条指令的功能均由微指：计算机每条指令的功能均由微指令序列解释完成，这些微指令序列的集合令序列解释完成，这些微指令序列的集合就叫做微程序。就叫做微程序。计算机组成原理 第五章 中央处理
7、器 微程序控制器将一条指令分成若干条微指令，按次序执行将一条指令分成若干条微指令，按次序执行这些微指令，就可以实现指令的功能。这些微指令，就可以实现指令的功能。组成微指令的微操作命令就是微命令。组成微指令的微操作命令就是微命令。微命令执行的结果就是完成微操作。微命令执行的结果就是完成微操作。不能在一条微指令中将微命令全部发完。不能在一条微指令中将微命令全部发完。微程序控制器的工作原理微程序控制器的工作原理计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器微指令：同时发出的控制信号所执行的微指令：同时发出的控制信号所执行的一组微操作。一组微操作。微指令的格式微指令的格式计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器操作控制操作控制流向控制流向控制微程序控制器的结构微程序控制器的结构计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器微地址寄存器地址转移逻 辑S字段 控制字段OP指令寄存器指令寄存器状态条件状态条件微命令信号微命令信号作业：作业：P210 5-6，5-7