22第二十二讲时序产生器和控制方式

RD=C2·RD′ WE=C3·WE′
环形脉冲发生器波形
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Φ Φ
C4
C1
1110
C2
0110
C3
0010
逻辑电路
启停控制电路
启停控制电路的核心是运行标志触发器， 当运行标志触发器为1时，允许节拍脉冲 T10-T40发出，为0时，节拍脉冲信号被封锁。
一 时序信号的作用
A. 时序信号的作时用序：发生区器分是数自动据产与生 指令，严格控制 各个分操作的等 似顺长 摆序动脉的冲。时信协钟号调)的。部计件算(类机的动作。
操作控制器发出的各种 信号是时序信号(时间)和
B. 控制器的组成部：件I位R置,P(C空,间译)的码函器数。，时序产生器和 操作控制器。
三 时序信号产生器(时序发生器)
基本组成：时钟系统，环形脉冲发生器，节 拍脉冲，读写时序译码逻辑，启停控制逻辑。
说明： 各种计算机的时序发生器不尽相同，硬
布线逻辑控制器的时序发生器电路比微程序 控制器的要复杂。
三 时序信号产生器(时序发生器)
RD WE T1 T2 T3 T4
启停控制逻辑 节拍脉冲和读写时序译码逻辑
了解时序系统体制，对时序的三级体制有深 刻的理解。
能进行相关的计算。
谢谢
二 时序信号的体制
1 硬件布线控制器采用的三级时序系统。 主状态周期－节拍电位－节拍脉冲
➢ 主状态周期：一个触发器的状态持续时间。 ➢ 节拍电位：表示一个CPU周期的时间。 ➢ 节拍脉冲：在一个节拍电位内设置一个或几
个具有一定宽度的工作脉冲，以保证触发器 稳定的翻转。 ➢ 1个主状态周期包含若干节拍电位；1个节拍 电位包含若干节拍脉冲。
C. 操作控制器的三种设计方法：硬布线控制器， 微程序存储设计，组合与存储相结合的方式。
二 时序信号的体制
1. 引理 最基本时序体制：由计算机硬件的器
件特性决定的电位－脉冲二级体制。 1.说当明无：时节钟拍脉电冲位作信 用号时是，信控息制的电载路体， 被而封脉锁冲，信无号论是D起为 何定值时，触触发发作器用状的， 态一保般持要不求变脉冲信 2. 当号时到钟来脉之冲前作，用电 时位，信若号D必=0须，已触稳发 器定状，态以被保置证0；数若据 D的=1有，效触稳发定器。状态 被置1。
1. 该机平均指令执行速度为多少MIPS？ 2. 若主频不变，但每个指令平均包含5个机器周
期，每个机器周期又包含4个主频周期，平均 指令执行速度又为多少MIPS？ 3. 由此可以得出什么结论？
小结
时序产生器的设计与学习需要数字逻辑电ห้องสมุดไป่ตู้ 设计的基础，所以学习的重点不是电路的设 计，只需分析电路的时序产生即可。
启动 停机
RD’ WE’
环形脉冲发生器
时钟脉冲源
时钟源用来为环形脉冲发生器提供频率稳定且电 平环匹形启配脉停的冲控方发制波生逻时器辑钟是脉:只产冲有生信在一号启组。动有机序器的运间行隔的相情等况或下不，等才的允脉 冲序许列时，序通产过生译器码发电出路CP来U产工生作最所后需所的需节的拍节脉拍冲脉T1冲-T。4
硬布线控制器中的时序信号
主状态周期 节拍电位1 节拍电位2
节拍脉冲
二 时序信号的体制
1. 2 微程序控制器的时序体制是节拍电位－节拍
脉冲二级制。
cpu1
2.
说明：
cpu2
1. 与上一节内容的关系：节拍电位=CPU周期=机器周
cpu3
期；节拍脉冲=时钟周期。时序信号是硬件决定的，
T1 不依赖软件，指令周期是由软硬件决定的。 2. T2节拍电位可以包含n个节拍脉冲(n≥1) 。
在运行标志触发器下面加了一个R-S触发 器，并用C4作为运行触发器的时钟信号， 保证时序信号发生器启动时从第一个节拍 脉冲信号的前沿开始工作，停止在第四个 节拍脉冲信号的后沿终止工作，
2 时序信号产生器(时序发生器)
时序图说明 了如何根据 时钟产生节 拍脉冲。
四 控制方式
同步控制方式 ：系统具备统一时钟信号，在
22第二十二讲时序产生器和控 制方式
5.3 时序产生器和控制方式
第5章中央处理器
教学内容
时序信号。 时序体制 环形脉冲发生器。 控制方式
教学要求
了解时序信号的作用。 掌握各种技术所使用的时序信号体制。 了解环形脉冲发生器的原理。 了解计算机的多种控制方式。
教学难点
环形脉冲发生器
任何情况下，已定的指令在执行时所需的机
器周期数和时钟周期数都固定不变。
异步控制方式：无统一时钟信号，应答式。
其特点是：每条指令、每个操作控制信号需
要多少时间就占用多少时间。
联合控制方式
控制方式的实质是 反映了时序信号的 定时方式。
相关计算
例 若某主机主频为200MHz，每个指令周期平均 为2.5个机器周期，每个机器周期平均包含2个 主频周期，问：
3. 节T3 拍脉冲可以把1个节拍电位划分为相等或不相等的 时间T4 间隔。
P
补充(5.4节微程序控制器)
3 现代机器的控制器 ➢ 核心部件是微操作产生部件，微操作产
生部件采用的是组合逻辑设计思想， ➢ 输入信号是指令译码器的输出，时序发
生器的时序信号以及程序运行的结果特 征及状态。 ➢ 输出是一组带有时间标志的微操作控制 信号。