【正文】 程圖 ） 把指令流程圖中的各個(gè)微操作具體落實(shí)到各個(gè)機(jī)器周期的相應(yīng)節(jié)拍和脈沖中去，并以微操作控制信號(hào)的形式編排一張表（ 指令操作時(shí)間表 ） 對(duì)指令操作時(shí)間表中的各個(gè)微操作信號(hào)分別按其條件進(jìn)行歸納、綜合，列出其綜合的邏輯表達(dá)式，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、化簡(jiǎn)，得到比較合理的邏輯表達(dá)式 用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 38 模型機(jī)的設(shè)計(jì) 1. 指令操作流程圖 （ 1）取指周期的操作流程圖 （ PC） → MAR READ，（ PC） +1 →PC （ MDR） → IR JUMP？ SRDR ETRepeat FT ST ET P ≥1 DT T2 amp。 T0 amp。 每個(gè)節(jié)拍內(nèi)設(shè)置一個(gè)脈沖，用于寄存器接收代碼。P 1→FT 1→ST 1→DT 1→ET 一個(gè)周期 =4個(gè)節(jié)拍 T0、 T T T3 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 34 模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng) 每個(gè)周期內(nèi)可完成主存的一次讀 /寫(xiě)操作。 （ 3）取目的周期 DT：用于非寄存器器尋址的雙操作數(shù)指令中目的操作數(shù)地址的尋址和取目的操作數(shù)。其中，源操作數(shù)在前。 B等功能，主存以字編址，每條指令 和數(shù)據(jù)均占一個(gè)主存單元。 分析： （ 1）（ PC） → MAR， READ， PC →Y ；送指令地址，讀主存 （ 2） MEM →MDR →IR ，（ Y） +1 →Z ；取指令到 IR， PC+1暫存于 Z （ 3）（ Z） → PC ； PC+1 →PC （ 4）（ R1） → MAR， READ ；送源操作數(shù)地址 （ 5） MEM →MDR →Y ；取出源操作數(shù)到 Y中 （ 6）（ Y） +（ R0） → Z ；執(zhí)行加法運(yùn)算，結(jié)果暫存于 Z （ 7）（ Z） → R0 ；加法結(jié)果送回目標(biāo)寄存器 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 25 F→IR 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)及流程分析 IR PC R0 R1 R2 Y TEMP MDR R3 ALU ID 控 制 信 號(hào) 邏 輯 時(shí)序 部件 … B F B A INC DEC ADD SUB Gon F→PC F→R0 F→R1 F→R2 F→R3 F→MDR F→TEMP F→Y IR→B PC→B R0→B R1→B R2→B R3→B MDR→B TEMP→B MEM MAR F→MAR R W DBUS ABUS 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 26 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)及流程分析 【 例 】 在上圖中， F為發(fā)送總線， B為 接收總線，它們通過(guò)總線連接器 G可直接連接，當(dāng) Gon=1時(shí)， G被打開(kāi)， B的數(shù)據(jù)可傳向 F；當(dāng) Gon=0時(shí)， G被關(guān)閉，兩總線隔離，且 ALU可以實(shí)現(xiàn) A177。分析指令： ADD （ R1）， R0的操作流程。 A 177。如 Intel 8086的 AX、 BX、 CX、 DX、 SP、 DS、CS、 ES、 SS、 SI、 DI等。三級(jí)時(shí)序的組合關(guān)系如圖所示。 時(shí)標(biāo)工作脈沖 （ 1） 及時(shí)改變標(biāo)志狀態(tài)； （ 2） 時(shí)標(biāo)脈沖的寬度一般為節(jié)拍電位寬度的 1/N，只要能保證所有的觸發(fā)器都能可靠地，穩(wěn)定地翻轉(zhuǎn)即可。 時(shí)序系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 19 周期 （ 1） 在一個(gè)控制階段內(nèi)均持續(xù)起作用的信號(hào)； （ 2） 通常用周期狀態(tài)寄存器來(lái)標(biāo)志和指明某某周期控制； （ 3） 指令周期可分為取指周期、分析周期、執(zhí)行周期。 指令周期通常由若干個(gè) CPU周期 取指周期、取數(shù)周期、執(zhí)行周期、中斷周期等來(lái)表示， CPU周期也稱為 機(jī)器周期 ，在每個(gè)機(jī)器周期完成一個(gè)基本操作。它用其產(chǎn)生的周期狀態(tài)，節(jié)拍電位及時(shí)標(biāo)脈沖去對(duì)指令周期進(jìn)行時(shí)間劃分，刻度和標(biāo)定。 一般的設(shè)計(jì)思想是，在功能部件內(nèi)部采用同步式，而在功能部件之間采用異步式，并且在硬件實(shí)現(xiàn)允許的情況下，盡可能多地采用異步控制。當(dāng)系統(tǒng)中兩個(gè)部件A和 B進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，若 A發(fā)出 “ 請(qǐng)求 ” 信號(hào)，則必須有B的 “ 回答 ” 信號(hào)進(jìn)行應(yīng)答，這次操作才是有效的，否則無(wú)效。 異步工作方式一般采用兩條定時(shí)控制線來(lái)實(shí)現(xiàn)。 特點(diǎn)：每一條指令執(zhí)行完畢后都必須向控制時(shí)序部件發(fā)回一個(gè)回答信號(hào)，控制器收到回答信號(hào)后，才開(kāi)始下一條指令的執(zhí)行。 控制方式 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 16 可變時(shí)序控制方式或應(yīng)答控制方式。 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作控制容易實(shí)現(xiàn)。 每個(gè)周期狀態(tài)中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目的節(jié)拍電位及時(shí)標(biāo)工作脈沖。 又稱為固定時(shí)序控制方式或無(wú)應(yīng)答控制方式。 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 14 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 15 如何形成控制不同微操作序列的時(shí)序控制信號(hào)的方法，稱為控制器的控制方式。 (2)存儲(chǔ)邏輯型（微程序控制邏輯法） 將程序設(shè)計(jì)的思想方法引入控制器的控制邏輯； 將各種操作控制信號(hào)以編碼信息字的形式存入控制存儲(chǔ)器中（ CM）； 一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一道微程序，機(jī)器指令執(zhí)行的過(guò)程就是微程序執(zhí)行的過(guò)程。 ：實(shí)現(xiàn)人 機(jī)通信 控制器的組成 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 13 控制器的組成方式 微操作控制信號(hào)形成部件是控制器的核心，其產(chǎn)生信號(hào)的方式有三種： (1) 常規(guī)組合邏輯型 (或稱隨機(jī)邏輯法 ) 分立元件時(shí)代的產(chǎn)物； 方法是按邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則，以組合電路最小化為原則，用邏輯門(mén)電路實(shí)現(xiàn)；速度快。微操作控制邏輯的作用是把操作碼譯碼器輸出的控制電位，時(shí)序信號(hào)以及各種控制條件進(jìn)行組合，按一定時(shí)間順序產(chǎn)生并發(fā)出一系列微操作控制信號(hào)，以完成指令規(guī)定的全部操作。 （ 2）啟停電路：控制機(jī)器工作的啟動(dòng)和停止 （ 3）時(shí)序信號(hào)發(fā)生器：產(chǎn)生機(jī)器所需的時(shí)序信號(hào)，以控制有關(guān)部件在不同的時(shí)間完成不同的微操作。 控制器的組成 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 11 時(shí)序控制部件就是用來(lái)產(chǎn)生各部件進(jìn)行微操作所需要的定時(shí)控制信號(hào)的部件，保證各個(gè)微操作的執(zhí)行順序。 OV（ ） —— 溢出標(biāo)志位。 FO（ ） —— 由用戶定義的標(biāo)志位。 如 MCS51單片機(jī)的 PSW CY AC FO RS1 RS0 OV — P CY（ ） —— 進(jìn)位標(biāo)志位。 （ 4）地址形成部件：根據(jù)尋址方式的不同，用來(lái)形成操作數(shù)有效地址的功能部件。從MDR接收指令。傳送指令地址給 MAR。 計(jì)算機(jī)組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 6 （ 1）指令流出控制：取指令 （ PC） → MAR， Read （ MDR） → IR （ 2）分析指令：指令譯碼器 ID分析確定操作性質(zhì)，判明尋址方式并形成操作數(shù)的有效地址 EA （ 3）執(zhí)行：根據(jù)分析的結(jié)果和形成的 EA產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)序列，控制相應(yīng)部件完成操作 （ 4）指令流向控制：下一條指令地址的形成控制 ① （ PC） =本條指令的 （ PC） +本條指令字長(zhǎng) ② （ PC） =轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址（或