计算机组成原理第十讲(组合逻辑控制器).
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College of computer science, SWPU
计算机组成原理
第十讲：组合逻辑控制器设计
Computer Science
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 作为各周期状态标志
计算机组成原理
College of Computer Science, SWPU
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， 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…)。
计算机组成原理
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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)
计算机组成原理
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时序关系
FT0： EMAR PC S3 S2 S1 S0 M C0 DM A
FT0： CPPC 1 FT CPFT( P) 1 ST CPST( P)
CPDT( P) CPET( P) T+1 CPT ( P)
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计算机组成原理
1 工作周期开始 0 工作周期结束
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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” 取指周期（FT） 从M中取出指令并译码 公操作 修改PC 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
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
计算机组成原理
College of Computer Science, SWPU
指令流程图与操作时间表
取指周期 1 FT = ET(1 DMAT 1 IT) + IT + DMAT(1 DMAT 1 IT)
总清 源自文库 S D Q
1
R C
FT
计算机组成原理
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时序系统
工作脉冲Ｐ
每个时钟结束时设置一个脉冲。 T P
1µ S 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）
计算机组成原理
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控 制 流 程 （ 工 作 周 期 转 换 ）
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
计算机组成原理
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时序系统
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
FT
单 SR
ST DT ET
双 SR DR DR
转
DMA请求？ Y
N 中断请求？ Y N
DMAT
IT
计算机组成原理
College of Computer Science, SWPU
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
操作时间表 FT0： 电位型微命令 M IR EMAR, R, SIR PC A PC+1 PC S3S2S1S0MC0 DM
脉冲型微命令
CPPC CPFT( P) CPST( P) 转换 1 ST 或 CPDT( P) 1 DT 或 1 ET CPET( P) 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。
计算机组成原理
FT0
MOV指令
M=>IR,PC+1=>PC
R
ST0 ST1 ST2 ST3 ST4
(R) Ri=>MAR
M=>MDR=>C
-(R)
Ri-1=>Ri,MAR
I/(R)+ Ri=>MAR
M=>MDR=>C Ri+1=>Ri
MOV DST , SRC ；(SRC)=>DST @(R)+ X(R) Ri=>MAR PC=>MAR M=>MDR=>C Ri+1=>Ri C =>MAR M=>MDR=>C M=>MDR=>C PC+1=>PC C+Ri=>MAR M=>MDR=>C
ET0 ET1 ET2
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计算机组成原理
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 由软件完成 转服务程序入口
计算机组成原理
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M=>MDR=>C
R
DT0 DT1 DT2
(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
DT3
SRDR Ri=>Rj SRDR Ri=>MDR MDR=>M SRDR C=>Rj SRDR C=>MDR MDR=>M PC=>MAR
1
计算机组成原理
FT
CPFT(P)
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指令流程图与操作时间表
取指周期
指令流程
IR 注： PC FT0： M PC+1 PC
MAR 在ET
计算机组成原理
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指令流程图与操作时间表
计算机组成原理
第十讲：组合逻辑控制器设计
Computer Science
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 作为各周期状态标志
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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， 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…)。
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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)
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时序关系
FT0： EMAR PC S3 S2 S1 S0 M C0 DM A
FT0： CPPC 1 FT CPFT( P) 1 ST CPST( P)
CPDT( P) CPET( P) T+1 CPT ( P)
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计算机组成原理
1 工作周期开始 0 工作周期结束
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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” 取指周期（FT） 从M中取出指令并译码 公操作 修改PC 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
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
计算机组成原理
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指令流程图与操作时间表
取指周期 1 FT = ET(1 DMAT 1 IT) + IT + DMAT(1 DMAT 1 IT)
总清 源自文库 S D Q
1
R C
FT
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时序系统
工作脉冲Ｐ
每个时钟结束时设置一个脉冲。 T P
1µ S 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）
计算机组成原理
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控 制 流 程 （ 工 作 周 期 转 换 ）
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
计算机组成原理
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时序系统
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
FT
单 SR
ST DT ET
双 SR DR DR
转
DMA请求？ Y
N 中断请求？ Y N
DMAT
IT
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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
操作时间表 FT0： 电位型微命令 M IR EMAR, R, SIR PC A PC+1 PC S3S2S1S0MC0 DM
脉冲型微命令
CPPC CPFT( P) CPST( P) 转换 1 ST 或 CPDT( P) 1 DT 或 1 ET CPET( P) 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。
计算机组成原理
FT0
MOV指令
M=>IR,PC+1=>PC
R
ST0 ST1 ST2 ST3 ST4
(R) Ri=>MAR
M=>MDR=>C
-(R)
Ri-1=>Ri,MAR
I/(R)+ Ri=>MAR
M=>MDR=>C Ri+1=>Ri
MOV DST , SRC ；(SRC)=>DST @(R)+ X(R) Ri=>MAR PC=>MAR M=>MDR=>C Ri+1=>Ri C =>MAR M=>MDR=>C M=>MDR=>C PC+1=>PC C+Ri=>MAR M=>MDR=>C
ET0 ET1 ET2
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计算机组成原理
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 由软件完成 转服务程序入口
计算机组成原理
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M=>MDR=>C
R
DT0 DT1 DT2
(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
DT3
SRDR Ri=>Rj SRDR Ri=>MDR MDR=>M SRDR C=>Rj SRDR C=>MDR MDR=>M PC=>MAR
1
计算机组成原理
FT
CPFT(P)
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指令流程图与操作时间表
取指周期
指令流程
IR 注： PC FT0： M PC+1 PC
MAR 在ET
计算机组成原理
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指令流程图与操作时间表