实验三控制器实验讲稿.ppt

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1、实验三控制器实验第一页，讲稿共十九页哦实验三 控制器的组成l程序计数器程序计数器PC用于存放下一条指令的存储单元地址，它具有自动增量计用于存放下一条指令的存储单元地址，它具有自动增量计数的功能数的功能l指令寄存器指令寄存器IR用于存放正在执行或即将执行的指令用于存放正在执行或即将执行的指令l指令译码器指令译码器ID用于对用于对IR中的指令进行译码，以确定中的指令进行译码，以确定IR中存放的是哪一中存放的是哪一条指令条指令l控制电路控制电路时序发生器负责产生时序脉冲信号时序发生器负责产生时序脉冲信号在时序脉冲的同步下对有关的部件发出操作控制命令，在时序脉冲的同步下对有关的部件发出操作控制命令，以

2、控制各个部件的动作以控制各个部件的动作l中断处理及总线仲裁控制机构中断处理及总线仲裁控制机构第二页，讲稿共十九页哦实验三 时序控制信号lCPU的工作过程就是执行指令的过程。指令的工作过程就是执行指令的过程。指令是由一系列基本操作，即微操作组成是由一系列基本操作，即微操作组成l指令中所包含的微操作要遵循一个时间表，指令中所包含的微操作要遵循一个时间表，即指令的时序即指令的时序(相当于作息时间表相当于作息时间表)l指令时序的控制方式：指令时序的控制方式：控制器的重要功能是进行指令的时序控制控制器的重要功能是进行指令的时序控制指令中每个微操作要由对应的时序信号激发指令中每个微操作要由对应的时序信号激

3、发(启启动动)基本控制方式有同步和异步两种基本控制方式有同步和异步两种第三页，讲稿共十九页哦实验三 时序控制方式时序控制方式l同步控制：同步控制：以时定序以时定序.每条指令和每个微操作的执行每条指令和每个微操作的执行,都由时序信号都由时序信号(即即CPUCPU的基准时钟的基准时钟)来控制来控制,一旦时序结束一旦时序结束,操作也结束操作也结束l异步控制：异步控制：以序定时以序定时.没有基准的时钟信号没有基准的时钟信号.一个微操作是用前一个微操一个微操作是用前一个微操作的结束信号启动的作的结束信号启动的l联合控制：联合控制：是同是同、异步两种方式的结合异步两种方式的结合,即把大部分操作安排在固定的

4、机即把大部分操作安排在固定的机器周期器周期,对某些时间难以确定的操作用应答方式进行对某些时间难以确定的操作用应答方式进行对各种不同指令的微操作实行大部分统一对各种不同指令的微操作实行大部分统一,小部分区别小部分区别对待的办法对待的办法例如例如,对公共的取指操作用同步方式对公共的取指操作用同步方式,对对I/OI/O操作用异步操作用异步方式方式.第四页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l微命令（微信号）微命令（微信号）直接作用于控制电路的控制命令直接作用于控制电路的控制命令l微操作微操作 CPU在执行指令中，由微命令控制实现的最在执行指令中，由微命令控制实现的最基本操作基本操作l送指令地址、取指、

5、读指令、译码、送操作数地送指令地址、取指、读指令、译码、送操作数地址、取操作数、运算、写回结果等址、取操作数、运算、写回结果等l微操作是指令执行部件接受微命令后进行的操作微操作是指令执行部件接受微命令后进行的操作l微周期微周期读取一条微指令并完成相应微操作所用时间，读取一条微指令并完成相应微操作所用时间，通常为一个时钟周期通常为一个时钟周期第五页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l微指令微指令一个微周期所需的微命令集，二进制编码一个微周期所需的微命令集，二进制编码同时发出的控制信号所执行的一组微操作同时发出的控制信号所执行的一组微操作l加法指令的执行可分为：取指、计算地址、取操加法指令的执行可

6、分为：取指、计算地址、取操作数和加法运算四步，每一步都由一组微操作实作数和加法运算四步，每一步都由一组微操作实现。现。l微程序微程序若干条微指令的有序序列若干条微指令的有序序列第六页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l一段程序由一组指令组成一段程序由一组指令组成l一条指令由一个微程序实现一条指令由一个微程序实现l一条微程序由一组微指令实现一条微程序由一组微指令实现l一条微指令由一组微操作实现一条微指令由一组微操作实现第七页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l实验目的：实验目的：时序发生器组成原理时序发生器组成原理微程序控制器组成原理微程序控制器组成原理微程序编写格式和运行微程序编写格式和运行l

7、实验原理：实验原理：微程序控制器基本功能微程序控制器基本功能时序控制电路的工作方式和使用方法时序控制电路的工作方式和使用方法微程序控制电路状态微程序控制电路状态微指令微指令24位格式位格式第八页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l时序波形时序波形第九页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l微指令格式：微指令格式：24位字长位字长UA5UA0为6位的后继地址.A,B,C为三个译码字段24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 987654321S3 S2 S1 S0 M CnWE A9 A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0第十页，讲稿共十九页

8、哦实验三 控制器实验lA字段字段151413选择选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARlB字段字段lC字段字段121110选择选择000001RS B010RD B011RI B100299 B101ALU B110PC B987选择选择000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC第十一页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验lA字段字段151413选择选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARlLDR0=LDRi(I1I0=00),R0接收

9、接收BUS数据数据 LDR1=LDRi(I1I0=01),R1接收接收BUS数据数据 LDR2=LDRi(I1I0=10),R2接收接收BUS数据数据lLDDR1是运算单元的第一操作数存储单元是运算单元的第一操作数存储单元DR1 接收接收BUS数据数据lLDDR2是运算单元的第二操作数存储单元是运算单元的第二操作数存储单元DR2接收接收BUS数据数据lLDIR 是指令寄存器接收是指令寄存器接收BUS数据数据lLOAD+LDPC 是是PC接收接收BUS的数据的数据lLDPC PC增增1lLDAR 是是BUS送地址到地址寄存器送地址到地址寄存器AR第十二页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验lC字段

10、中的字段中的P(1)P(4)为测试字，用于产生为测试字，用于产生微地址分支微地址分支987选择选择000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC第十三页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验lA9A8=00时时,Y0=0lA9A8=01时时,Y1=0lA9A8=10时时,Y2=0lA9A8=11时时,Y3=0第十四页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l实验实验3接线图接线图第十五页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l实验步骤：实验步骤：对照微程序流程图和二进制代码表，理解微对照微程序流程图和二进制代码表，理解微程序的编写格式程序的编写格式连接实验线路连接实验

11、线路观测并控制时序信号观测并控制时序信号在在“PROG”模式下写入微代码模式下写入微代码在在“READ”模式下校验微代码模式下校验微代码在在“RUN”模式下运行微代码（单步模式下运行微代码（单步/连续）连续）l强置强置SE1SE6端人为设置分支地址端人为设置分支地址第十六页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l微程序流程图1第十七页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l微程序流程图2第十八页，讲稿共十九页哦实验三 控制器实验l思考题思考题试分析教材试分析教材P76 图图4.4-5的微程序流程图中，的微程序流程图中，标号为标号为01，02，04，15，26的微指令的编写的微指令的编写方式方式第十九页，讲稿共十九页哦