计算机组成原理课程教案

4、回顾第八章 P343 页，指令周期流程及 CPU 工作周期的标 志，四个指令周期在 不同指令中出现的 条件是什么？
5、从不同指令的执 行过程看，指令控制 信号差异主要在那 个周期？
6、例题讲解 10.1 例 10.2；重点提问学生 ADD 指令和 SUB 指令 的那个控制信号有 差异？引导学生关 注基本模型机实验 要求
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课次
29
授课方式 （请打√）
理论课 √ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
课时
Fra Baidu bibliotek
安排
2
授课题目（教学章、节或主题）：
第 10 章 控制单元的设计
10.1 组合逻辑设计
教学目的、要求：
通过本章内容的学习，能够了解控制单元的两种设计方法，初步掌握设计控制单元的思路， 为以后的学习和设计计算机打下初步基础。
4、微指令对应控制 信号较多，甚至多达 几百位？能不能缩 减控制信号位数，节 约存储空间？引出 微指令编码方式。
通过提问学生引起讨论和思考，从而导入新课《10.2 微程 序设计》：
指令系统中，完成工作的指令的每个步骤的节拍如何描述或者表示？在 “取址→执行→再取址→再执行”的顺序中，如何表示执行的时刻？第 5 章 中介绍的中断发生了，指令如何处理？
提出学习要求：
理解微程序设计方法，掌握微指令的编码方式，掌握微指令序列地址的 形成方法类型，掌握微指令的格式
顺序 2）取指周期微操作的节拍安排说明
注意：PC→MAR 1→R 为什么能够安排在一起，适合那个原则？ M(MAR) MDR （PC+1）→PC 为什么能够安排在一起，适
合那个原则？ MDR→IR OP（IR）→ID 为什么能够安排在一起，适合那 个原则？ 3）间址周期微操作的节拍安排说明 Ad(IR) →MAR，1→R M（MAR）→MDR MDR →Ad(IR) 4）执行周期微操作的节拍安排说明 （1）非访存指令 （2）访存指令 （3）转移指令 5）中断周期微操作的节拍安排说明 0→MAR 1→W PC→MDR MDR→M(MAR),向量地址→PC 3.组合逻辑设计步骤 1）列出操作时间表 详见教材 P402，表 10.1 操作时间表 2）写出微操作命令的最简表达式 3）画出逻辑图
通过本章内容的学习，能够了解控制单元的两种设计方法，初步掌握设计控制单元的思路， 为以后的学习和设计计算机打下初步基础。
教学重点及难点： 重点：理解微程序设计方法，掌握微指令的编码方式，掌握微指令序列地址的形成方法类
型，掌握微指令的格式。 难点：微程序设计方法。
教学基本内容
方法及手段
复习内容
1）组合逻辑设计的特点？ 2）微操作的节拍？ 3）软件能实现控制功能吗？
作业、讨论题、思考题： 作业：P420 第 10.9，10.10 思考题：第 10.7，10.8 课后小结：
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课次
30
授课方式 （请打√）
理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□
课时
安排
2
授课题目（教学章、节或主题）：
第 10 章 控制单元的设计
10.2 微程序设计
教学目的、要求：
1）安排微操作时序的原则 z 微操作的次序有些不能改变，注意先后顺序 z 控制对象不同的微操作，能在一个节拍内，尽可能安排在一个
2、CPU 节拍来自于 什么部件？它与机 器周期有什么关 系？
3、如何让控制信号 有序的输出？节拍 和控制信号的关系 是什么？
节拍完成 z 微操作如果时间不长，尽可能安排在一个节拍完成，注意先后
牢固掌握内容：
1、说明本次课需要 学生掌握了解的内 容，强调主要知识 点。通过提问、PPT 幻灯片、板书、语言 叙述等方式
掌握组合逻辑控制单元的设计方法
具体教学内容：
10.1 组合逻辑设计 1．组合逻辑控制单元框图 1）CU 外特性 2）节拍信号 2.微操作的节拍安排
举例：采用同步控制方式，一个机器周期内有 3 个节拍（时钟周期），CPU 内 部结构采用非总线方式。
牢固掌握内容：
微程序设计方法。
具体教学内容：
1、说明本次课需要 学生掌握了解的内 容，强调主要知识 点。通过提问、PPT 幻灯片、板书、语言 叙述等方式
2、由高级语言编译 成机器指令，交给 CPU 执行，顺序是按 程序员要求，机器指 令与微程序是什么 关系，通过程序引出 微程序概念
10.2 微程序设计 1.微程序设计思想的产生 2.微程序控制单元框图及工作原理
1）机器指令对应的微程序 2）微程序控制单元的基本框图 3.微指令的编码方式（控制方式）
3、微程序编写完成 后，存放在什么地 方？怎么找到机器 指令对应的微程 序？
1）直接编码（直接控制）方式 2）字段直接编码方式 3）字段间接编码方式 4）混合编码 5）其他 4.微指令序列地址的形成 1）微指令的 下地址字段 指出 2）根据机器指令的 操作码 形成 3）增量计数器：( CMAR ) + 1 Æ CMAR 4）分支转移 5）通过测试网络形成 6）由硬件产生微程序入口地址 7）后继微指令地址形成方式原理图：说明图 10.11 5.微指令格式 1）水平型微指令：一次能定义并执行多个并行操作的微命令 2）垂直型微指令：类似机器指令操作码 的方式，由微操作码字段规定 微指令的功能 3）两种微指令格式的比较 6.静态微程序设计和动态微程序设计 1）静态 ：微程序无需改变，采用 ROM 2）动态： 通过改变微指令和微程序改变机器指令，有利于仿真 7.毫微程序设计 1）毫微程序设计的基本概念：微程序设计是用微程序解释机器指令， 毫微程序设计是用毫微程序解释微程序，毫微指令与微指令 的关系好比微 指令与机器指令的关系。 2）毫微程序控制存储器的基本组成 8.串行微程序控制和并行微程序控制 9.微程序设计举例 1）写出对应机器指令的微操作及节拍安排 2）确定微指令格式： 3）编写微指令码点
教学重点及难点： 理解组合逻辑控制单元的设计方法，了解其设计步骤。
教学基本内容
方法及手段
复习内容
1）控制单元有什么功能？ 2）说明指令周期的四个阶段分别是哪些？ 通过提问引导学生思考 (1)逻辑电路的设计方法有哪些？ (2)如何设计控制单元？
提出学习要求：
掌握组合逻辑控制单元的设计方法，了解其设计步骤。