计算机组成原理第十讲组合逻辑控制器

ST4： M MDR
C
DT0： PC MAR
形地
取目的地址，
DT1： M MDR
D
DT2： PC+1
PC 目的地址
DT3： D+R1
MAR
暂存于MAR， 需4步。
ET0： C MDR ET1： MDR M ET2： PC MAR
源数送存储器， 需3步。
操作时间表
例： MOV(R1),(SP)+；
FT0： M IR
电位型微命令
EMAR, R, SIR
PC A S3S2S1S0MC0 DM
1 ST 或 1 DT 或
1 ET
脉冲型微命令
CPPC CPFT( P) CPST( P) CPDT( P) CPET( P)
转换
CPT ( P)
工作周期中，每拍结束时发CPT；工作周期结束时， 5个时序打入命令都发。
时序关系
SR•DR Ri=>Rj
SR•DR Ri=>MDR
MDR=>M
SR•DR C=>Rj
PC=>MAR
SR•DR C=>MDR
MDR=>M
指令流程图与操作时间表
MOV指令
流程图
例1： MOV R1，R0； FT0： M ET0： R0 ET1： PC
例2： MOV(R1),(R0)； FT0： M ST0： R0 ST1： M DT0： R1 ET0： C ET1： MDR ET2： PC
取指周期（FT）
从M中取出指令并译码 修改PC
公操作
取指结束时，按照操作码和寻址方式（R 和非R寻址）转相应工作周期
时序系统
工作周期
源周期ST 按寻址方式（非R寻址）形成源地址 从M取出源操作数，暂存于暂存器C
目的周期DT 按寻址方式（非R寻址）形成目的地址 或从M取出目的操作数，暂存于暂存器D
执行周期ET 按操作码完成相应操作(传送、运算、取转 移地址送入PC、返回地址压栈保存)
IR， PC+1 PC
R1
MAR
IR， PC+1 PC
MAR MDR
MAR
源数 C
目的地址
MDR
M
MAR
例3： MOV X(R1),X(R0)； FT0： M IR
PC+1 PC
ST0： PC MAR
形地
ST1： M MDR
C
ST2： PC+1
PC
ST3： C+R0
MAR 源数
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取源操作数， 暂存于C， 需5步。
时序系统
工作周期
执行周期ET
后续指令地址送入MAR
中断周期IT
IT指CPU响应中断请求后，到执行中断服 务程序前
关中断
保存断点和PSW 转服务程序入口
由软件完成
时序系统
工作周期
DMA周期DMAT DMAT指CPU响应DMA请求后，到传送 完一次数据 DMA控制器接管总线权，控制直传 由硬件完成
时序系统
取指周期
1 FT = ET(1 DMAT 1 IT)
+ IT
+ DMAT(1 DMAT 1 IT)
1
总清
Q S
FT
Q R
D
C
1 FT CPFT(P)
指令流程图与操作时间表
取指周期
指令流程
FT0： M IR 注：PC PC+1 PC
MAR 在ET
指令流程图与操作时间表
操作时间表
FT0： M IR PC+1 PC
计算机组成原理
第十讲：组合逻辑控制器设计
时序系统
工作周期
取指周期FT
源周期ST 用于指令正常执行
目的周期DT
执行周期ET
中断周期IT
用于I/O传送控制
DMA周期DMAT
设置6个触发器分别 1 工作周期开始
作为各周期状态标志 0 工作周期结束
时序系统
工作周期
在整个指令周期中，任何时候必须、且只能 有一个工作周期状态标志为“1”
(R) Ri=>MAR
M=>MDR=>C
MOV指令 M=>IR,PC+1=>PC
-(R)
Ri-1=>Ri,MAR
I/(R)+ Ri=>MAR
M=>MDR=>C M=>MDR=>C
Ri+1=>Ri
MOV DST , SRC ；(SRC)=>DST
@(R)+
X(R)
Ri=>MAR
PC=>MAR
M=>MDR=>C M=>MDR=>C
EMAR R SIR
PC+1 PC PC A A+1 DM CPPC 1 ST
CPFT(P)
CPET(P) CPT(P)
ST0：SP MAR SP A 输出A DM CPMAR T+1
CPT(P)
ST1：M MDR C EMAR R SMDR MDR B 输出B DM
ST2：SP+1 SP DT0：R1 MAR
周 期
ET
转 换 ）
DMA请求？ N Y
中断请求？ N
DMAT
Y
IT
指令流程图与操作时间表
拟定指令流程：确定各工作周期中每拍 完成的具体操作（寄存器传送级） 列操作时间表：列出每一步操作所需的 微命令及产生条件 取指周期
进入FT的方式和条件 初始化时置入FT 程序运行时同步打入FT
指令流程图与操作时间表
用计数器T控制节拍数 每开始一个新节拍T计数， 工作周期结束时T清0。
将计数值译码，可产生节拍电位(T0T1T2…)。
时序系统
工作脉冲Ｐ
每个时钟结束时设置一个脉冲。
T
1µS
P 打入寄存器
进行时序转换 （周期状态设置/清除
时钟T计数/清除）
控
FT
制 单 SR
双
转
流
SR
程 （ 工 作
ST
DR DR
DT
FT0： EMAR
PC A S3 S2 S1 S0 M C0 DM
FT0： CPPC 1 FT CPFT( P) 1 ST CPST( P)
CPDT( P)
CPET( P) T+1 CPT ( P)
FT0 R
ST0 ST1 ST2 ST3 ST4
R DT0 DT1 DT2 DT3
ET0 ET1 ET2
时钟周期（节拍）Ｔ
时钟周期时间：１微秒完成一步操作 一次从Ｍ读出，并经数据通路传送的操 作 一次数据通路传送操作 一次向Ｍ写入的操作 模型机以访存时间作为一步操作时间 一个总线周期等于一个时钟周期，可根 据需要扩展
时序系统
时钟周期（节拍）Ｔ
时钟周期数 一个工作周期中的时钟周期数可变 每个工作周期第一拍T=0，
CPC T+1 CPT(P)
SP A A+1 DM CPSP 1 DT
CPFT(P)
CPET(P) CPT(P)
R1 A 输出A DM CPMAR 1 ET
Ri+1=>Ri
PC+1=>PC
C =>MAR
C+Ri=>MAR
M=>MDR=>C M=>MDR=>C
(R) Rj=>MAR
-(R)
Rj-1=>Rj,MAR
I/(R)+ Rj=>MAR
Rj+1=>Rj
@(R)+ Rj=>MAR
Rj+1=>Rj
M=>MDR=>MAR
X(R) PC=>MAR PC+1=>PC M=>MDR=>D D+Rj=>MDR