计算机组成原理控制器2
计算机组成原理第二版课后习题答案
计算机组成原理第二版课后习题答案第1章计算机系统概论1.什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
2.如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
言的符号表示，高级语言是面向算法的语言。
高级语言编写的程序（源程序）处于最高层，必须翻译成汇编语言，再由汇编程序汇编成机器语言（目标程序）之后才能被执行。
4.如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5.冯诺依曼计算机的特点是什么？解：冯诺依曼计算机的特点是：P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。
6.画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。
答：计算机硬件组成框图如下：控制器运算器CPU存储器接口接口输入设备主机外设输出设备各部件的作用如下：控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。
计算机组成原理2 总线BUS
互连方式
CPU（内部ALU+CU） 存储器 输入/输出设备
计算机内各部件必须通过某种方式连接起来。
分散连接方式 总线方式
分散连接方式
存储器 运算器 Memory ALU 数据 程序 输入设备 Input Equipment 存储器 Memory
互连方式
各器件间通过单独 的连线 直接相连
通信控制
异步通信方式之握手方式 主设备 请 求 回 答 不互锁
从设备
半互锁
全互锁
通信控制
半同步通信方式
同步通信方式 -- 发送方 在系统 时钟前沿 发信号 -- 接收方 用系统 时钟后沿 判断、识别
为允许速度较慢的设备接入 -- 增加一条“等待”信号线 -- 如果从设备无法在规定时间内完成要求 则发出“等待”信号，插入等待周期
•ISA总线 EISA总线 •PCI总线
•SCSI总线
总线结构 单总线结构 单总线（系统总线）
总线结构
IO 模块1
IO 模块2
…
IO 模块n
CPU
主存
延迟 争用
系统性能瓶颈
多总线结构 多总线结构 之 二级总线 主存总线
CPU 主存 通道
总线结构
IO速度慢，使用独 立的IO总线
I/O总线
具有特殊功能的处理器 由通道对I/O统一管理
总线控制
总线通信控制
• 同步通信方式
• 异步通信方式
一次总线通信过程 ①申请总线使用权
② 寻址阶段
③ 数据传输阶段 ④ 结束阶段
• 半同步通信方式
• 分离式通信方式
集中式仲裁 – 链式查询
总线仲裁
• BS - 总线忙 • BR - 总线请求 • BG - 总线同意 数据线 地址线
计算机组成原理课后习题答案（一到九章）
计算机组成原理课后习题答案（⼀到九章）作业解答第⼀章作业解答1.1 基本的软件系统包括哪些内容？答：基本的软件系统包括系统软件与应⽤软件两⼤类。
系统软件是⼀组保证计算机系统⾼效、正确运⾏的基础软件，通常作为系统资源提供给⽤户使⽤。
包括：操作系统、语⾔处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、⽹络软件系统、各种服务程序等。
1.2 计算机硬件系统由哪些基本部件组成？它们的主要功能是什么？答：计算机的硬件系统通常由输⼊设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五⼤部件组成。
输⼊设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输⼊到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以⼈们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，⽤于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进⾏加⼯处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地⾃动⼯作。
1.3 冯·诺依曼计算机的基本思想是什么？什么叫存储程序⽅式？答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个⽅⾯：1) 计算机由输⼊设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五⼤部件组成。
2) 采⽤⼆进制形式表⽰数据和指令。
3) 采⽤存储程序⽅式。
存储程序是指在⽤计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存⼊主存储器中。
在解题过程（运⾏程序）中，由控制器按照事先编好并存⼊存储器中的程序⾃动地、连续地从存储器中依次取出指令并执⾏，直到获得所要求的结果为⽌。
1.4 早期计算机组织结构有什么特点？现代计算机结构为什么以存储器为中⼼？答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中⼼的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电⼦技术的进步，⼈们将运算器和控制器两个主要功能部件合⼆为⼀，集成到⼀个芯⽚⾥构成了微处理器。
同时随着半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩⼤，加上需要计算机处理、加⼯的信息量与⽇俱增，以运算器为中⼼的结构已不能满⾜计算机发展的需求，甚⾄会影响计算机的性能。
计算机应用基础课程教学课件第二单元计算机组成原理
（二）IP地址
IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上 都需要有IP地址，才能正常通信。我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP 地址”就相当于“电话号码”，而Internet中的路由器，就相当于电信局的“程控式交换 机”。
IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字 节）。IP地址通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是 0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数 （01100100.00000100.00000101.00000110）。
（二）Internet 提供的服务
远程登录服务(Telnet) ：远程登录是Internet提供的基本信息服务之一，是提供 远程连接服务的终端仿真协议。它可以使你的计算机登录到Internet上的另一台计算 机上。你的计算机就成为你所登录计算机的一个终端，可以使用那台计算机上的资源， 例如打印机和磁盘设备等。
学习目标
●熟悉微型计算机的硬件组成。
一、微机的硬件组成
硬件系统包括主机（主板、CPU、内存）、显示卡、声卡、硬盘、软驱、光驱、鼠 标、键盘、显示器，音箱、打印机等。
通常，计算机硬件设备可分为三大部分： 主机：安装在机箱里面的硬件与机箱，被称为主机。 输出设备：如显示器、打印机等。 输入设备：如键盘、鼠标及手写板等。
一、运算器和控制器
1)运算器（ALU: Arithmetical and Logical Unit） 运算器的主要功能就是对二进制数据进行算术运算和逻辑运算，所以也称算术逻辑 单元。 2)控制器（CU：Control Unit） 控制器是整个计算机的控制枢纽，用于控制计算机各部件协调地工作。 运算器和控制器合在一起称为中央处理器CPU（Central Processig Unit），它是 计算机的核心部件。
计算机组成原理---第二章测试题
计算机组成原理第二章测试题1.计算机系统中的I/O设备通过I/O端口与各自的控制器连接,然后由控制器与总线相连，常用的I/O端口有_D_。
A、并行口B、串行口C、视频口,USB口D、以上全部2.下列关于I/O控制器的叙述正确的是_A_。
A、I/O设备通过I/O控制器接收CPU的输入输出命令B、所有I/O设备都使用统一的I/O控制器C、I/O设备的驱动程序都存放在I/O控制器上的ROM中D、随着芯片组电路集成度的提高,越来越多的I/O控制器都从主板的芯片组中独立出来, 制作成专用的扩充卡B接口是由Compag,IBM,Intel,Microsoft和NEC等公司共同开发的一种I/O接口。
在下列有关USB接口的叙述中,错误的是_C_。
A、USB接口是一种串行接口,USB对应的中文为"通用串行总线"B、USB2.0的数据传输速度比USB1.1快得多C、利用"USB集线器",一个USB接口最多只能连接63个设备D、USB既可以连接硬盘,闪存等快速设备,也可以连接鼠标,打印机等慢速设备4.在目前的技术条件下,计算机使用的CRT显示器与LCD显示器相比具有_D_的优点。
A、没有辐射危害B、功耗小C、体积轻薄D、价格较低5.PC计算机中RAM的功能是_A_。
A、存放可读写的程序和数据B、用于永久存放专用程序和数据C、存放要求容量大速度慢的程序文件D、存放要求容量大速度慢的数据文件6.一台PC机上总有多种不同的I/O接口,如串行口,并行口,USB接口等。
在下列I/O接口中,不能作为扫描仪和主机接口的是_A_。
A、PS/2接口B、USBC、1394(FireWire)D、并行口7.下列说法中是正确的_B_。
A、半导体ROM信息可读可写,且断电后仍能保持记忆B、半导体ROM是非易失性的,断电后仍然能保持记忆C、半导体RAM是非易失性的,断电后不能保持记忆D、EPROM是可改写的,因而也是随机存储器的一种8.下面关于CPU性能的说法中,错误的是_D_。
3CPU-2控制器-罗克露计算机组成原理课件(绝对与网上视频教程同步)
总线 总线
RQ/GT
若干时钟
设备使用 总线
若干时钟
CPU使用 总线
设备请求 CPU响应， 设备释放 总线权 总线权交设备 总线权
CPU 设备 CPU 设备 CPU 设备 19
3.3.4 组合逻辑控制方式的优缺点及应用 1.组合逻辑控制方式
综合化简产生微命令的条件，形成逻辑式，用 组合逻辑电路实现微命令发生器。
控制存储器 CM
（1）控制存储器CM
功能： 存放微程序。
CM属于CPU，不属于主存储器。
23
IR PSW
微地址 形成电路
微命令序列
译码器 微命令字段 微地址字段 µIR
PC
微地址寄存器
µAR
控制存储器 CM
（2）微指令寄存器 µIR
功能： 存放现行微指令。
微命令字段： 提供一步操作所需的微命令。 (微操作控制字段) 指明后续微地址的形成方式。 微地址字段： (顺序控制字段) 提供微地址的给定部分。 24
但时间安排不合理。 13
④应用场合：
用于CPU内部、设备内部、系统总线操作(各挂接 部件速度相近，传送时间确定，传送距离较近)。
（2）异步控制
①定义：各项操作按不同需要安排时间，不受统
一时序控制。
②特点：
✓ 无统一时钟周期划分； ✓各操作间的衔接和各部件之间的信息交换采 用异步应答方式。
14
例.总线的异步传送操作
④应用场合：用于异步总线操作(各挂接部件速度 差异大，传送时间不确定，传送距离较远)。
（3）同步方式的变化
①不同指令安排不同时钟周期数 指令周期长度可变，时钟周期长度不变。 ②总线周期中插入延长周期 经总线传送一次数据所用的时间(送地址、读/写)
计算机组成原理8
18
执行步骤所需的控制信号
分支 取指令 操作 PCMAR, PC+1, read MDRIR R1Y ADD 操作 LOAD 操作 R2+YZ ZR3 IRMAR, read MDRR1 STORE 操作 IRMAR R1MDR, write PCY JMP 操作 IR+YZ ZPC
计算机组成原理 6
时序产生器
多级时序的概念 (1)指令周期:在时序系统中通常不为指令周期设置时间标志 信号,因而也不将其作为时序的一级. (2)机器周期:设置一组周期状态触发器,以标志不同的机器周 期.任一时刻只允许其中的一个触发器为1,表明CPU当前处在 哪个机器周期. (3)时钟周期:一个时钟周期内完成一步基本操作. (4)时钟脉冲信号:作为时序系统的基本定时信号. 多级时序信号之间的关系: 指令周期不作为时序的一级,下图反映了机器周期、 时钟周期、时钟脉冲三级时序信号的关系。 通常硬布线逻辑使用三级时序系统。 微程序控制逻辑使用两级时序系统
计算机组成原理 7
一个指令周期 机器周期M1
机器周期M2
机器周期M3 时钟周期T1 时钟周期T2 时钟周期T3 时钟脉冲CLK
计算机组成原理
三级时序信号间的关系
8
时序产生器的主要逻辑电路
T4 T1 T2 T3
Q C1 D +5V
Q C2 CP
Q D
Q C3 CP
Q D
Q CP
R
2
Q D
3
φ
脉冲源
计算机组成原理
20
控制器的逻辑表达式
PC+1 = T1 PCin = T5*JMP PCout = T1 + T3*JMP Yin = T3*(ADD + JMP) Add = T4*(ADD + JMP) Zin = T4*(ADD + JMP) Zout = T5*(ADD + JMP) END = T5*(ADD + JMP) ...
计算机组成原理
计算机组成原理1总分：100考试时间：100分钟一、单项选择题1、冯•诺伊曼机工作方式的基本特点是（）(正确答案：B,答题答案：)A、多指令流单数据流B、按地址访问并顺序执行指令C、堆栈操作D、存储器按内容选择地址2、存放欲执行指令的寄存器是（）(正确答案：D,答题答案：)A、MARB、PCC、MDRD、IR3、存储字所对应的二进制代码的个数称为（）(正确答案：A,答题答案：)A、存储字长B、存储容量C、存储单元D、机器字长4、根据Moore 定律，微芯片上集成的晶体管数目每三年翻（）番(正确答案：B,答题答案：)A、一B、二C、三D、四5、利用光子取代电子进行运算和存储的计算机属于（）(正确答案：A,答题答案：)A、光子计算机B、量子计算机C、生物计算机D、智能计算机二、多项选择题1、以下无法区分存储单元中存放的指令和数据的部件是______(正确答案：ABD,答题答案：)A、存储器；B、运算器；C、控制器；D、用户程序。
2、以下属于芯片集成度提高的限制因素的是______ (正确答案：ABC,答题答案：)A、物理极限B、制作成本C、功耗、散热、线延迟D、摩尔定律三、判断题1、汇编语言是面向机器的语言，高级语言是面向用户的语言，与具体机器无关。
(正确答案：A,答题答案：)A、是B、否2、计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。
(正确答案：A,答题答案：)A、是B、否3、计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成。
(正确答案：A,答题答案：)A、是B、否4、冯•诺伊曼计算机中，指令和数据存放于不同的存储器内，可以按地址寻访(正确答案：B,答题答案：)A、是B、否5、指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作数所在存储器中的位置(正确答案：B,答题答案：)A、是B、否6、指令在存储器内按顺序存放，因此，指令都是顺序执行的(正确答案：B,答题答案：)A、是B、否7、冯•诺伊曼计算机以运算器为中心，I/O设备与存储器的数据传送通过运算器。
《计算机组成原理》2在线作业答案
《计算机组成原理》2在线作业答案一、单选题（共 35 道试题，共 70 分。
）1. 计算机操作的最小单位时间是（）A. 时钟周期B. 指令周期C. CPU周期D. 中断周期正确答案：A 满分：2 分2. 计算机存储数据的基本单位为（）。
A. 比特BitB. 字节ByteC. 字组WordD. 以上都不对正确答案：A 满分：2 分3. 采用虚拟存贮器的主要目的是（）。
A. 提高主存贮器的存取速度B. 扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度C. 提高外存贮器的存取速度D. 扩大外存贮器的存贮空间正确答案：B 满分：2 分4. 若9BH表示移码（含1位符号位），其对应的十进制数是（）。
A. 27B. －27C. －101D. 155正确答案：A 满分：2 分5. 直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入（）。
A. PCB. 地址寄存器C. 累加器D. 指令寄存器正确答案：A 满分：2 分6. 下列语句中是（）正确的。
A. 1KB＝10241024BB. 1KB＝1024MBC. 1MB＝10241024BD. 1MB＝1024B正确答案：C 满分：2 分7. 程序员编程所用的地址叫做（）。
A. 逻辑地址B. 物理地址C. 真实地址D. 伪地址答案：A正确答案：A 满分：2 分8. I/O采用不统一编址时，进行输入输出操作的指令是（）。
A. 控制指令B. 访存指令C. 输入输出指令D. 伪指令正确答案：C 满分：2 分9. Cache的地址映像中，若主存中的任一块均可映射到Cache内的任一块的位置上，称作（）。
A. 直接映像B. 全相联映像C. 组相联映像D. 间接映像正确答案：C 满分：2 分10. 下列描述中（）是正确的。
A. 控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果；B. 一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算逻运算五个单元；C. 所有的数据运算都在CPU的控制器中完成；D. 以上答案都正确。
计算机组成原理实验补充实验指导-实验1、2
实验一、实验箱介绍与DEBUG简单使用一、实验目的1）了解实验箱的构成2）掌握模型机的结构框图3）学会DEBUG的简单使用二、实验内容1.实验箱介绍图1-1 计算机组成原理实验箱图1-1给出了实验箱的结构图，构成部分均在实验箱的印刷电路板上标注，如：ALU Uint（算逻单元）、Input Device Unit（输入单元）、Switch Unit（控制开关单元）、Bus Unit（总线单元）……,同学们要结合计算机的组成原理，确定运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等在实验箱中的位置。
2.模型机的框图图1-2 模型机框图图1-2给出了计算机模型机的框图，同学们在做实验时，要体会实验中数据的流向，以便对整机有一个完整的认识。
3.DEBUG的简单使用DEBUG须在DOS环境下运行。
具体操作可以在Windows操作系统的“开始”菜单的“运行”对话框中输入“CMD”（命令command）如图1-3所示。
图1-3 Windows的运行窗口Windows的“DOS”模式，如图1-4所示。
图1-4 Windows下的“DOS”模式输入命令DEBUG(调试)，见图1-5.图1-5 DEBUG调试窗口DEBUG命令是在“-”下，由键盘键入的。
每条命令以单字母命令符开头，然后是命令的操作参数，操作参数与命令符之间用空格隔开，操作参数与操作参数之间用空格或逗号隔开，命令的结束符是回车键。
命令及参数的输入可以是大小写的结合。
Ctrl+Break键可中止命令的执行。
Ctrl+Num Lock键可暂停屏幕卷动，按任一键继续。
所用数均为十六进制数，不用加H。
有关DEBUG中的D(显示)、R(寄存器)、U(反汇编)、G(执行)和Q(退出)等命令已在前面讲过了。
下面介绍本实验用到的DEBUG的命令：（1）A-汇编，用于输入汇编语言源程序（2）g-运行，运行用A命令编写的汇编语言程序（3）e-编辑，用于修改计算机内存中存储单位的数据（4）d-显示，用于显示计算机内存中存储单位的数据（5）q-退出，用于退出DEBUG的状态，到DOS提示符下。
计算机组成原理(十二条指令)
计算机学院计算机科学与技术专业《计算机组成原理课程设计》报告（2008/2009学年第一学期）学生姓名：闫全胜学生班级：计算机062202H学生学号： 200620030227指导教师：康葆荣2009年1月3日目录1 关于此次课程设计 (2)1.1 设计的目的： (2)1.2 设计内容及要求： (2)2 分析阶段 (3)2.1指令译码电路分析 (3)2.2 寄存器译码电路分析 (4)2.3 微指令格式分析 (5)2.4 时序分析 (6)3 初步设计阶段 (7)3.1 数据格式 (7)3.2指令描述 (7)3.3 存储器分区 (9)3.4 控制台微程序流程： (10)3.5 运行微程序 (11)4 详细设计阶段 (12)4.1控制台流程分解 (12)4.2 运行微程序子流程 (15)4.3 微程序总流程图 (24)5 实现阶段 (25)5.1 所用模型机数据通路的介绍 (25)5.2 微程序代码设计与编写 (26)微程序二进制代码表 (26)5.3 机器指令的输入及运行 (28)心得体会 (30)参考资料 (31)1 关于此次课程设计1.1 设计的目的：本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。
目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
1.2 设计内容及要求：基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。
设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：1、指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；2、数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；3、存储器划分（指令，数据）；4、寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；5、指令格式（单字节，双字节，多字节）；6、指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）；7、依据CPI值对指令系统进行性能分析。
计算机组成原理控制器组成
计算机组成原理控制器组成计算机组成原理控制器是计算机系统的重要组成部分，它负责控制和管理计算机的各种硬件和软件资源，是实现计算机系统自主控制的核心。
它的主要功能是解释指令、调度程序、读写存储器、输入输出数据等。
本文将着重讨论控制器的组成，介绍控制器的基本原理和常见方法，并探讨控制器在计算机系统中的作用和发展趋势。
一、控制器的组成控制器是计算机系统的核心，由多个部分组成。
控制器的主要组成部分包括指令寄存器、程序计数器、指令译码器、算数逻辑单元、时钟、中断控制器、总线接口等。
1.指令寄存器指令寄存器是控制器中的一个重要组成部分。
它负责存储指令的编码和操作数的地址等信息，并将其传输给指令译码器进一步处理。
指令寄存器还可以保存运算相关的状态信息，如标志位等。
2.程序计数器程序计数器是一种专门用于存储和计算当前指令位置的寄存器。
它的作用是保存下一条指令的地址，当控制器执行完当前指令后，就能够继续取下一条指令的执行。
程序计数器通常与指令寄存器相连，从指令寄存器中获取指令地址，并将其存储到程序计数器中。
3.指令译码器指令译码器是控制器中的一种逻辑电路，它用来解释指令并将其转化为可执行的操作。
指令译码器的主要功能是将机器指令转换为微操作，为下一步操作做好准备。
指令译码器可以同时处理多个指令，并将它们转换为特定的控制信号送往各个部件。
4.算数逻辑单元算数逻辑单元是一种专门用于进行算术和逻辑运算的电路。
它可以执行各种算术和逻辑操作，如加法、乘法、除法、取余等。
算数逻辑单元还可以进行位运算、移位等操作，以及比较和判断等操作。
5.时钟时钟是计算机系统的一个核心部件，它用于控制计算机的运行速度和时序，以及协调各种操作的执行时间。
时钟负责产生周期性电信号，这些信号可以被用来同步控制器和其他部件的动作。
6.中断控制器中断控制器是一种用于管理计算机系统中各种中断的部件。
它可以监控各种硬件事件和软件异常，当一个事件发生时，中断控制器会向处理器发送一个信号，使其停止当前的任务并处理中断事件。
计算机组成原理2
它采用了间接寻址技术.在这种技术中,间接寻址指令所 它采用了间接寻址技术.在这种技术中, 它采用了间接寻址技术 形成的地址,不是存放操作数的地址, 形成的地址,不是存放操作数的地址,而是用来形成操作 地址的地址.这种寻址技术在分类, 数地址的地址.这种寻址技术在分类,排序中是非常有用 的; 采用了专用的程序控制指令,这种指令对应于不同程序 采用了Байду номын сангаас用的程序控制指令 采用了专用的程序控制指令, LINK/TRA指令对 间的控制转移,如它的LINK/TRA指令对, 间的控制转移,如它的LINK/TRA指令对,即后来人们常 称的调用子程序/子程序返回指令对, 称的调用子程序/子程序返回指令对,对调用子过程等是 十分有效的; 十分有效的; I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制,并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制,并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制 I/O 理机中采用字的拆,装技术以使得CPU I/O设备间的字 CPU和 理机中采用字的拆,装技术以使得CPU和I/O设备间的字 长能够匹配; 长能够匹配; 采用了DMA技术.即当I/O处理机请求访问主存储器时, 采用了DMA技术.即当I/O处理机请求访问主存储器时, 采用了DMA技术 I/O处理机请求访问主存储器时 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期, CPU的主存访问请求延迟一个存储周期 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期,但是并不 中断CPU的操作,只是使CPU操作推迟一个存储周期; CPU的操作 CPU操作推迟一个存储周期 中断CPU的操作,只是使CPU操作推迟一个存储周期;
计算机组成原理 12
特点: 特点: 它有一组变址寄存器以及能够处理定,浮点 它有一组变址寄存器以及能够处理定, 它有一组变址寄存器以及能够处理定 算术运算的硬件 硬件; 算术运算的硬件; 所有的I/O操作均由一台可对主存储器直接进 所有的I/O操作均由一台可对主存储器直接进 所有的I/O I/O处理机来控制; 行存取的I/O处理机来控制 行存取的I/O处理机来控制; 存储部分分成两个模块,一个模块只有偶地 存储部分分成两个模块, 存储部分分成两个模块 址单元,而另一模块则只有奇地址单元. 址单元,而另一模块则只有奇地址单元.这样 在一个存储周期内, 在一个存储周期内,可对独立的模块进行交叉 存取,从而为CPU提供两个连续的字; CPU提供两个连续的字 存取,从而为CPU提供两个连续的字; 它的指令中有三个特征位,用以指示是否需要 它的指令中有三个特征位, 它的指令中有三个特征位 变址,以及使用哪个变址寄存器; 变址,以及使用哪个变址寄存器;
计算机组成原理实验 2.4 微程序控制器实验
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
DB 00000000B
END
END
END
问题：在写入控制存储器的微指令代码表中，地址[00001]和[00010]
【T2】BUS PC
【T2】BUSPC
【T2】
00000 00001
00001
？
【T1】PCAR,ROMBUS 【T1】
【T2】BUS PC
【T2】
00000
？
【T1】
【T2】
微程序控制器 结构示意图
指令寄存器 IR
OP码
状态条件
…
地址译码
控制存储器
微地址寄存器
地址转移 逻辑
微指令 寄存器
P字段
微操作信号
NOP
ROMIR
HLT
ROMIR
JMP1
ROMIR
JMP2
ROMIR
执行周期
停机
ROMPC
ROMPC
ROMPC
有效的微操作信号
功能
指令流 T1
#OE, AR_CLK（LDAR）
PCAR, ROMBUS
ROMIR T2 #OE, IR_CLK (LDIR), PC_CLK (PC_INC) BUSIR, PC+1
实验步骤（JMP1/JMP2指令）：
1) 根据微指令代码表编写下列微程序，编译并生成三个HEX文 件，分别烧写到控制存储器EPROM1、EPROM2及EPROM3（切 记勿写错存储器！）。
计算机组成原理(第六章)
• • • • 中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成。 运算器主要用来完成各种算术和逻辑运算功能； 寄存器：用来存放中间结果、缓冲作用 控制器是全机的指挥中心，在在它的控制下，计算机总是遵循“取指令， 执行指令，取下条指令，执行下条指令…”这样周而复始地工作直到停机 为止。 控制器对指令的执行过程的控制有三种方式： – 同步控制方式
• 现代计算机系统广泛采用的方式 • 基本思想：将每个指令周期分成多个机器周期，每个机器周期中再分成 多个节拍，于是各条指令可取不同的机器周期数作为各自的指令周期。 如简单指令包含一个机器周期，复杂指令可包含多个机器周期。 • 这种方式不浪费很多时间，控制上又不十分复杂。
二、控制器的功能与组成 1、控制器的功能
WE M
RD M
RD M
ZF＝1？
IR(ADR)→PC
写入操作
读出操作
AC+MDR→AC
读出操作
AC∩MDR→AC
0→启停逻辑
第六章 中央处理器 (10)
四、时序部件
– 指令的执行过程严格按照指令操作流程图所规定的时序定时； – 时序部件用来产生必要的时序信号为机器周期和节拍信号定时； – 根据组成计算机各部件的器件特性，时序信号通常采用“电位－脉 冲”制。 – 时序部件的构成
C0～C31
译码器
Hale Waihona Puke XXXXX 控制字段源部件地址
目标部件地址
地址字段
第六章 中央处理器 (19)
(2)、微指令的地址字段 – 微程序有两种不同的顺序控制方式：断定方式和增量方式。两种方 式下地址字段的设置不同。 – 断定方式
• 微指令在CM可不顺序存放 • 外部测试条件的考虑
计算机组成原理中断控制器的基本功能
计算机组成原理中断控制器的基本功能中断控制器是计算机系统中的一个重要组成部分，主要用于处理各种中断信号并将其传递给相应的处理器或设备。
其基本功能包括中断信号的检测、中断优先级的判断、中断信号的分发与转发、中断处理程序的调度与执行以及中断屏蔽与使能等。
1.中断信号的检测中断控制器首先需要检测各个设备或外部信号源是否发出了中断请求信号。
这通常通过轮询、屏蔽位检测或中断请求线检测等方式实现。
一旦检测到中断请求信号，控制器将会对其进行处理。
2.中断优先级的判断系统中可能出现多个中断信号同时请求的情况，此时中断控制器需要对这些中断信号进行优先级判断，以确定应该先处理哪个中断信号。
一般来说，中断信号的优先级是在设备或外部信号源中预设的，较高优先级的中断将被优先处理。
3.中断信号的分发与转发中断控制器需要将检测到的中断信号传递给相应的处理器或设备。
对于多处理器系统，中断控制器需要将中断请求转发给特定的处理器，以确保正确地处理中断。
对于单处理器系统，中断控制器会将中断请求传递给处理器的中断请求线。
4.中断处理程序的调度与执行当中断信号被传递给处理器后，处理器会根据中断向量或中断号查找相应的中断处理程序，并执行该程序。
中断处理程序会对中断请求进行实际处理，包括保存寄存器状态、执行中断服务例程、清除中断状态等操作。
5.中断屏蔽与使能为了避免一些中断的干扰或过多的中断请求导致系统性能下降，中断控制器提供了中断屏蔽与使能功能。
这意味着系统可以根据需要屏蔽或使能一些中断信号，以控制中断的发生与处理。
总的来说，中断控制器在计算机系统中起到了重要的作用，能够有效处理各种中断信号，并将其传递给相应的处理器或设备。
它的基本功能包括中断信号的检测、中断优先级的判断、中断信号的分发与转发、中断处理程序的调度与执行以及中断屏蔽与使能等。
通过这些功能的支持，系统能够及时响应各种中断请求，并进行相应的处理，从而保证计算机系统的正常运行。
计算机组成原理实验报告_2
计算机组成原理实验报告——微程序控制器实验1.一. 实验目的:2.能看懂教学计算机（TH-union）已经设计好并正常运行的数条基本指令的功能、格式及执行流程。
并可以自己设计几条指令, 并理解其功能, 格式及执行流程, 在教学计算机上实现。
3.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理4.深入学习计算机各类典型指令的执行流程5.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念6.学习微程序控制器的设计过程和相关技术二. 实验原理:微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。
其工作原理分为:1.将程序和数据通过输入设备送入存储器；2.启动运行后从存储器中取出程序指令送到控制器去识别, 分析该指令要求什么事；3.控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法）, 将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算, 再把运算结果送回存储器指定的单元中；4、运算任务完成后, 就可以根据指令将结果通过输出设备输出三. 微指令格式:1）微地址形成逻辑TH—UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址.下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制.当为顺序执行时,下地址字段不起作用.下地址为当前微指令地址加1;当为转移指令(CI3—0=0011)时,由控制信号SCC提供转移条件,由下地址字段提供转移地址.2）控制字段控制字段用以向各部件发送控制信号,使各部件能协调工作。
控制字段中各控制信号有如下几类:①对运算器部件为了完成数据运算和传送功能, 微指令向其提供了24位的控制信号, 包括：4位的A、B口地址, 用于选择读写的通用积存器３组３位的控制码I８－I６、I５－I３、I２－I６, 用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。
３组共７位控制信号控制配合的两片GAL20V83位SST, 用于控制记忆的状态标志位2位SCI, 用于控制产生运算器低位的进位输入信号2位SSH, 用于控制产生运算器最高, 最地位（和积存器）移位输入信号②对内存储器I/O和接口部件, 控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号, 共3位, 即MRW③对CPU内部总线数据来源的控制, 主要通过3位编码标记为DCD, 来选择把哪一组数据发送到内部总线（IB）上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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。
2、特点：每一条指令执行完毕后都必须向控制
答，这次操作才是有效的，否则无效。
三、同步，异步联合控制方式
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。
2、一般的设计思想是，在功能部件内部采用同
步式，而在功能部件之间采用异步式，并且在硬
件实现允许的情况下，尽可能多地采用异步控制。
三级时序信号
3、工作脉冲
（1） 及时改变标志状态；
（2） 工作脉冲的宽度一般为节拍电位宽度
的1/N，只要能保证所有的触发器都能可靠地，
稳定地翻转即可。
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：
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、异步控制方式 缺点：控制线路比较复杂。 4、异步工作方式一般采用两条定时控制线来实现。 我们把这两条线称为“请求”线和“回答”线。当 系统中两个部件A和B进行数据交换时，若A发出
“请求”信号，则必须有B的“回答”信号进行应
节拍脉冲/T周期
工作脉冲1 工作脉冲2 ….. 工作脉冲k ……….
机器周期/工作周期
时钟周期1
(节拍1)
CPU周期1 CPU周期2 …… 指令周期 CPU周期n
时钟周期2
(节拍2)
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Байду номын сангаас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 时钟T1 对微操作定时
打入IR 打入PC
控制分步操作时间
取出指令
时钟T2
修改PC
工作周期1 工作周期2
控制不同阶段操作时间 取指 取数
工作周期3 执行 指令周期
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、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。
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。 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。