【正式版】计算机组成原理控制器PPT

三级时序信号的关系
一台计算机机内的控制信号一般均由若干个周期状 态，若干个节拍电位及若干个时标脉冲这样3级控制 时序信号定时完成。
采用三级时序系统：
机器周期/工作周期
CPU周期1 CPU周期2 指令周期
CPU周期n
……
….. ……….
节拍脉冲/T周期 工作脉冲1
工作脉冲2
时钟周期1
(节拍1)
时钟周期2
2、节拍 （1）把一个机器周期分成若干个相等的时
间段，每一个时间段对应一个电位信号，称节拍 电位；
（2）一般都以能保证 ALU 进行一次运算操 作作为一拍电位的时间宽度。
三级时序信号
3、工作脉冲
（1） 在一个控制阶段内均持续起作用的信号； 4、异步工作方式一般采用两条定时控制线来实现。
（1） 及时改变标志状态； 周期状态之间，节拍电位之间，（时标脉冲）之间既不容许有重叠交叉，又不容许有空白间隙，应该是能一个接一个地准确连接，一
式。任何指令的执行或指令中每个微操作的执行 都受事先安排好的时序信号的控制。 2、每个周期状态中产生统一数目的节拍电位及工作 脉冲。 3、以最复杂指令的实现需要为基准。 4、优点：设计简单，操作控制容易实现。
缺点：效率低。
二、异步控制方式 1、 含义：可变时序控制方式或应答控制方式。
执行一条指令需要多少节拍，不作统一的规定，而 是根据每条指令的具体情况而定，需要多少，控制 器就产生多少时标信号。
个降落另一个升起而准确切换的同步信号。
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2、特点：每一条指令执行完毕后都必须向控制 时序部件发回一个回答信号，控制器收到回答信号 后，才开始下一条指令的执行。
3、优点：指令的运行效率高；
二、式一般采用两条定时控制线来实现。 1、含义：同步控制和异步控制相结合的方式即联合控制方式，区别对待不同指令。
打入IR 打入PC
时钟T1 控制分步操作时间
取出指令
时钟T2
修改PC
工作周期1 控制不同阶段操作时间
取指
工作周期2 工作周期3
取数
指令周期
执行
控制方式
如何形成控制不同微操作序列的时序控制 信号的方法，称为控制器的控制方式。
控制方式通常分为同步控制方式、异步控 制方式、同异步联合控制方式三类。
一、同步控制方式 1、含义：又称为固定时序控制方式或无应答控制方
计算机组成原理控制器
时序系统
1、时序部件：计算机的机内时钟。用其产生的 周期状态，节拍电位及工作脉冲去对指令周期进 行时间划分，刻度和标定。
时序系统
2、指令周期：在计算机中从指令的读取到指令的 执行完成，执行一条指令所需要的时间，称为指 令周期。 3、指令周期通常由若干个CPU周期来表示，CPU周 期也称为机器周期。
2、特点：每一条指令执行完毕后都必须向控制时序部件发回一个回答信号，控制器收到回答信号后，才开始下一条指令的执行。 1、 含义：可变时序控制方式或应答控制方式。 （1）把一个机器周期分成若干个相等的时间段，每一个时间段对应一个电位信号，称节拍电位； 1、含义：同步控制和异步控制相结合的方式即联合控制方式，区别对待不同指令。
(节拍2)
工作脉冲k
….
时钟周期m
(节拍m)
….
三级时序信号的关系
3级控制时序信号的宽度均成正整数倍同步关 系。周期状态之间，节拍电位之间，（时标脉冲） 之间既不容许有重叠交叉，又不容许有空白间隙， 应该是能一个接一个地准确连接，一个降落另一 个升起而准确切换的同步信号。
晶振输出
工作脉冲P 对微操作定时
由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次 内存所花的时间较长，通常用存储周期为基础来 规定CPU周期。
三级时序信号
1、周期 （1） 在一个控制阶段内均持续起作用的信号； （2） 通常用周期状态寄存器来标志和指明某某
周期控制； （3） 指令周期可分为取指周期、分析周期、执
行周期。
三级时序信号
2、特点：每一条指令执行完毕后都必须向控制时序部件发回一个回答信号，控制器收到回答信号后，才开始下一条指令的执行。
我们把这两条线称为“请求”线和“回答”线。当 （2） 通常用周期状态寄存器来标志和指明某某周期控制；
2、指令周期：在计算机中从指令的读取到指令的执行完成，执行一条指令所需要的时间，称为指令周期。 3、以最复杂指令的实现需要为基准。 1、 含义：可变时序控制方式或应答控制方式。