第10章控制单元的设计

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10 第十章使用VHDL语言来设计状态机

第十章使用VHDL语言来设计状态机
思考和练习——填空题
1、所有的时序电路从理论上都可以表示为____。 2、数字系统一般可分为____和____，数据通道通常由组合逻辑电路
构成，而控制单元通常由时序逻辑电路构成。 3、输出信号只和当前状态有关的状态机称为____型状态机。 4、在状态机的设计中，需要对状态机的各个状态设定唯一对应的
己控制编码方式。
第十章使用VHDL语言来设计状态机
10.1.4 状态机的非法状态
在状态机的正常运行中是不需要出现或者未被定义的状态，被称为状态机的非法状态。
对非法状态的处理就是状态机设计中的容错技术，即状态机进入错误的状态之后的处理。
第十章使用VHDL语言来设计状态机
10.2 状态机的VHDL语言实现
第十章使用VHDL语言来设计状态机
10.3.1 序列信号发生器
本应用是一个按照规定输出8位“0”、“1” 序列的信号发生器，其实质是一个8位的计数器，计数器的每一位都可以输出位长为8 的“0”、“1”周期序列信号。
第十章使用VHDL语言来设计状态机
10.3.2 循环彩灯控制器
循环彩灯控制器用于控制红绿黄三个LED 按照黄色LED亮1秒，红色LED亮2秒，绿色 LED亮3秒的方式循环点亮，其时钟频率为 1Hz
____。 5、状态机的每一个状态在实际电路中都是以一组____的当前状态组
合来表示的。 6、直接状态编码有顺序编码、____和一位有效的热码状态编码这三
种常用的编码方式。 7、在状态机的正常运行中是不需要出现或者未被定义的状态，通常
称为____。 8、状态机设计的关键是如何把一个实际的时序逻辑关系抽象成一个

第10章船舶机舱监视与报警系统

第10章船舶机舱监视与报警系统
机舱第监10视章船报舶警机舱系监统视与组报成警系统
监测第点10章报船警舶机处舱理监视流与程报警系统
第10章船舶机舱监视与报警系统
第10章船舶机舱监视与报警系统
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第二节报警控制单元及报警的延伸采用连续监视方法的监视与报警系统中，每一个监测点均需要一
个独立的监视与报警控制单元，整个监视与报警系统是由各个检测点的报警控制单元组合而成的，因此称为单元组合式监视与报警系统。在单元组合式集中监视与报警系统中，报警控制单元是监视报警系统的核心部分，由它来控制参数和故障报警。
逻辑原理图：
第10章船舶机舱监视与报警系统
测量环节：把传感器模拟信息转换成相应的电压信号，监测传感器故障；
比较环节：故障报警鉴别；延时环节和逻辑判断环节：与开关量报警单元功能相同。
第10章船舶机舱监视与报警系统
二、用继电器组成的报警控制单元
以继电器为基本元件，组成报警电路。以SMA一02型报警控制单元为例： 1．报警控制
第10章船舶机舱监视与报警系统
一、DC C20监视与报警系统的结构组成
（一）分布式处理单元（DPU）
•DPU（Distributed Processing Unit）是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I/O单元，如图1-3-1中所示的RDi-32、RDo-16、RAi-16、RAo-8、RAi-10tc和RIOC4等。它们分布在机舱各处，一方面作为传感器和执行器的I/O接口，直接与传感器和执行器相连，另一方面通过 CAN(Control Area Network)总线与上层网络相连，从而实现上层网络对机舱设备的监视和控制。连接DPU和上层网络的CAN总线采用双冗余结构，即具有两套CAN总线，在图1-3-1中分别标识为CAN Bus1和CAN Bus2。这两套CAN总线总是互为热备份，当主用网络出现故障时，备用网络自动切入工作，充分保证系统工作的可靠性。

计算机组成原理唐朔飞(第2版)课后习题-控制单元的设计(圣才出品)

④STORE mem，R2
5．假设 CPU 在中断周期用堆栈保存程序断点，而且进栈时指针减 1（具体操作是先修改栈指针后存数），出栈时指针加 1。分别写出组合逻辑控制和微程序控制在完成中断返回指令时，取指阶段和执行阶段所需的全部微操作命令及节拍安排。
答：假设进栈操作是先修改堆栈指针后存数，则出栈操作是先读数后修改堆栈指针。（1）完成中断返回指令组合逻辑控制的微操作命令及节拍安排：取指阶段
执行阶段：
（2）完成中断返回指令微程序控制的微操作命令及节拍安排：
取指阶段
T0
PC→MAR，1→R
T1
Ad（CMDR）→CMAR
T2
M（MAR）→MDR，（PC）+1→PC
T3
Ad（CMDR）→CMAR
T4
MDR→IR
5 / 22
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执行周期：
⑤STP 指令所需全部微操作命令及节拍安排：取指周期：
3 / 22
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执行周期：
4．在单总线结构的计算机中，用该总线连接了指令寄存器 IR、程序计数器 PC、存储器地址寄存器 MAR、存储器数据寄存器 MDR、通用寄存器 R0～R7 的输入和输出端。ALU 的两个输入端分别与总线和寄存器 Y 的输出端相连，ALU 的输出端与寄存器 2 的输入端相连。Y 的输入端与总线连接，2 的输出端与总线连接该机有下列指令：
T5
OP（IR）→微地址形成部件→CMAR
执行阶段
6．已知带返转指令的含义如下所示，写出机器在完成带返转指令时，取指阶段和执行阶段所需的全部微操作及节拍安排。
答：取指周期：

第10章控制系统的可靠性

设系统投入运行后，如下图所示：
图中：t1、t2……tn为系统正常工作时间 Tl、T2……Tk为维护时间
主要衡量指标：
1. 故障率λ（失效率）
失效次数总工作时间
k
t
i 1
n
i
即单位工作时间内发生故障的次数
2．维护率μ
维护次数总维护时间
k
T
i 1
k
i
单位维护时间内修复的次数
为周期在0-70℃之间循环工作三到十天进行筛选，
元器件基本上可进入偶然失效期。（2）留有裕量电子元器件都有额定工作参数和极限工作参数，包括电气条件、机械条件、环境条件等，选
用时应在额定值以下留有一定的裕量。
二、冗余技术
常用的冗余系统．按其结构可分为并联系统、
备用系统和表决系统三种。
1．并联系统
试和维护等阶段)采取一系列规范化的方法来减少错误，提高软件的可维护性。
三、故障自诊断技术
故障自诊断技术是用软件的办法迅速准确确定系统内部是否发生故障，以及故障发生的部位，指导运行维护人员及时发现故障、及时维修。故障诊断的常用方法有（见下页）
1. 检查CPU的运算功能在特定的存储区储存一组确定的数据，其中一个数据是其余数据经过作某些运算的结果。在诊断
对于有N个并联装置组成系统来说，只有当N 个装置全部失效时，系统才不能工作。
2．备用系统
S1，S2，…，SN为工作单元 D1，D2……，DN为每个单元上的失效检测器 K为转换器。在备用系统中，仅有一个单元在工作，其余各单元处于准备状态。一旦工作单元出现故障，失效检测器发出信号，通过转换器K投入一个备用单元，整个系统继续运行。
3．表决系统
S1，S2，…，SN为工作单元 M为表决器

建筑消防设备工程-第10章-火灾报警控制器

• 2)按容量分类 • (1)单路火灾报警控制器其仅处理一个回路的控制器工作信号，一般仅用某些特殊联动控制系统。 • (2)多路火灾报警控制器其能同时处理多个回路的探测器工作信号，并显示具体报警部位，是目前较为常用的使用类型。 • 3)按内部电路设计分类 • (1)普通型火灾报警控制器其电路设计采用通用逻辑组合型式，具有成本低廉、使用简单等特点，易于实现以标准单元的插板组合方式进行功能扩展，功能一般较简单。 • (2)微机型火灾报警控制器其电路设计采用微机结构，对硬件及软件程序均有相应要求，具有功能扩展方便、技术要求复杂、硬件可靠性高等特点，是火灾报警控制器的首选形式。
第十章火灾报警控制器
• 10.1 火灾报警控制器的功能与分类 • 10.1.1 火灾报警控制器的功能 • 火灾报警控制器是一种能为火灾探测器供电，以及将探测器接收到的火灾信号接收和传递，并能对自动消防等装置发出控制信号的报警装置。 • 在火灾自动报警系统中，火灾探测器是系统的感觉器官，它随时监视着周围环境的情况。而火灾报警控制器是中枢神经系统和系统的核心。其主要作用：供给火灾探测器高稳定的工作电源；监视连接各火灾探测器的传输导线有无断线、故障，保证火灾探测器长期有效稳定的工作；当火灾探测器探测到火灾形成时，明确指出火灾的发生部位以便及时采取有效的处理措施。
• 10.1.2 火灾报警控制器的分类火灾报警控制器是按照《火灾报警控制器通用技术条件》 (GB4717-93)进行分类的。 1)按用途和使用要求分类 • (1)区域火灾报警控制器其控制器直接连接火灾探测器，将一个防火区的火警信号汇集到一起，处理各种报警信息，是组成火灾自动报警系统最常用的设备之一，一般为壁挂式。 • (2)集中火灾报警控制器一般不与火灾探测器相连，而与区域火灾报警控制器相连，处理区域火灾报警控制器送来的报警信号，常用于较大型的火灾自动报警系统中，可为壁挂式或台式。 • (3)通用火灾报警控制器兼有区域、集中二级火灾报警控制器的双重特点。通过设置或修改参数(可以是硬件或软件方面)，既可作区域火灾报警控制器使用，连接探测器；又可作集中火灾报警控制器使用，连接区域火灾报警控制器，多为台式或柜式。

计算机组成与系统作业

第1章计算机系统概述作业1、什么是计算机系统？说明计算机系统的层次结构。

2、什么是主机？什么是CPU？什么是存储器？简述它们的功能。

3、计算机的硬件指标有哪些？4、解释英文缩写的含义：MIPS、CPI、FLOPS。

5、什么是机器字长、指令字长、存储字长？第3章系统总线1、解释下列概念（1）总线（2）系统总线（3）通信总线（4）总线主设备（5）总线从设备（6）总线仲裁2、什么是总线通信控制？为什么需要总线通信控制？3、什么是总线标准？为什么要制定总线标准？4、在高档PC机中，流行使用三总线(系统总线、PCI总线、ISA总线)结构。

说明这三种总线的连接关系，并举例说明每组总线上所连接的部件。

5、某总线在一个总线周期中可并行传送8个字节数据。

假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线的时钟周期频率为66MHz，求总线的带宽。

第4章存储器1、试比较主存、辅存、缓存、控存、虚存。

2、试比较RAM和ROM。

3、试比较静态RAM和动态RAM。

4、名词解释：存取周期、存取时间、存储容量。

5、什么是存储密度？什么是数据传输率？6、存储器的主要功能有哪些？如何衡量存储器的性能？为什么要把存储系统分成若干不同的层次？主要有哪些层次？每层由什么存储介质实现？7、什么是刷新？刷新有几种方式？简要说明之。

8、简述主存的读/写过程。

9、提高存储器的速度可采取哪些措施？简要说明之。

10、设有16个固定磁头的磁盘，每磁道存储容量为62500B，磁盘驱动器转速为2400rpm，试求最大数据传输率。

11、什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？12、试比较Cache管理中各种地址映像的方法。

13、在Cache管理中，当新的主存块需要调入Cache时，有几种替换算法？各有何特点？哪种算法平均命中率高？14、设CPU共有16根地址线、8根数据线，并用MREQ作为访存控制信号(低电平有效)，用WR作为读/写控制信号(高电平为读，低电平为写)。

计算机组成原理10 第十章 CU的设计(2)

⑨ JMP X
T0
T1 T2 Ad ( IR ) PC
⑩ BAN X
T0
T1 T2 A0 • Ad ( IR ) + A0• PC PC
5. 中断周期微操作的节拍安排
T0
T1 T2
10.1
硬件关中断
0
PC MDR
MAR
MDR M ( MAR )
1
W
向量地址
PC
中断隐指令完成
三、组合逻辑设计步骤
T0
EX 执行
1
1 T1
M(MAR) AC
W
(AC)+(MDR) AC T2
MDR
MDR 0
M(MAR)
AC AC 1
1
2. 写出微操作命令的最简表达式
M ( MAR ) MDR
10.1
= FE · 1 + IND · 1 ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) T T + EX · 1 ( ADD +LDA ) T = T1{ FE + IND ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) + EX ( ADD +LDA ) }
10.1
微操作命令信号 CLA COM ADD SAT LDA JMP PC 1 M(MAR) ( PC ) +1 MDR OP( IR ) MAR R MDR PC IR ID IND EX 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
FE 取指
T0 T1 T2 PC 1 R MDR PC IR ID

计算机组成原理课程介绍

《计算机组成原理第 2 版》（唐朔飞编著，高等教育出版社）是 “十一五” 国家级规划教材，自 2008 年 1 月出版至今，已印刷 5 次，共 90000 余册。
计算机组成原理课程
四、教学方法
填鸭似的灌入式学生参与思索的启发式激发学生主动探求答案积极性的激发式
老师授课时在每个章节处安排疑点在每一堂课的前后连接处提出悬念激发学生学习的兴趣和探索的欲望，引导学生主动思考
（10）控制单元的设计（4 学时）组合逻辑设计：组合逻辑控制单元框图、微操作节拍安排、组合逻辑设计举例。微程序设计：微程序控制单元框图及工作原理、微指令的编码方式、微指令地址的形成方式、微指令格式、微程序设计举例。
计算机组成原理课程
二、教材选择
选用普通高等教育 “十一五” 国家级规划教材《计算机组成原理第 2 版》（唐朔飞编著，高等教育出版社， 2008 年 1月）该教材是面向 21 世纪课程教材《计算机组成原理》的第 2 版。
计算机组成原理教学设计
哈尔滨工业大学唐朔飞
2009年10月30日
计算机组成原理教学设计
课程的内容体系教材选择课程讲授作业安排实验环节考题设计成绩评定
计算机组成原理教学设计
一、课程的内容体系
1．基本描述课程名称：计算机组成原理课程英文名称：Principles of Computer Organization 课程性质：计算机科学与技术专业必修的核心专业基础课总学时：68 讲课学时：52 实验学时：16 先修课程：计算机导论、数字逻辑设计、汇编语言程序设计后续课程：计算机接口技术、计算机系统结构、操作系统等
哈工大是国家 “985” 重点建设的大学，哈工大计算机科学与技术学科被认定为国家一级重点学科，我们的人才培养理念是 “研究型、个性化、精英式” 人才。

高中通用技术下学期第10周 4.3简单控制系统的设计教学设计.doc

方案构思：采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某个高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际水位高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱水位达到水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。
控制系统方框图：略
控制过程：转动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。
控制量——电机的电压；
干扰因素——房间温度、电源电压的波动；
工作过程：
这个开环控制系统设计的案例，用以说明开环控制系统设计的过程与方法，体现控制系统设计的一般思路。
◇ 案例分析2（分组讨论）：
电风扇风速控制设计。
1.电风扇风速控制这个系统要达到的目的是什么？
2.控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？
二、教学重难点
重点
1.运用控制系统设计分析方法确定控制系统各部件，形成初步的设计方案。
2.确定被控量和控制量并能画出控制系统的方框图。
难点
被控量和控制量的确定
三、教学过程
预设环节名称
学习内容
教师活动形式
学生活动方式
教学设计意图
教师反思
环节1
问题的提出
讲解
听讲
环节2
控制系统设计的一般思路
引导
讨论
环节3
开环控制系统的设计案例分析
提问
讨论回答
环节4
“马桶内抽气控制系统”的方案设计
给出问题
讨论回答
环节5
案例分析：作业：马桶内抽气装置的模型制作
讲解
听讲
环节6
总结回顾
引导
回答
四、教学反思
高中通用技术教学设课Βιβλιοθήκη 名称4.3简单控制系统的设计

控制系统的设计与实施课件

设计分析： • 采用开环控制系统，被控对象是国旗，被
控量是上升的速度，控制量是电动机的转动与停止（或速度）。 • 这一开环控制系统由计时装置和控制升旗的装置共同完成。 • 计时装置和控制升旗装置的实现可以有多种方案。例如，采用机械定时器和电动机实现；采用成品电子定时器和电动机实现，采用自制电子定时器和带有可调速电路的电动机实现；采用音频信号、触发电路和电动机实现。采用任何一种方案实现控制，都要经过若干次调试，直到符合设计要求为止。
电吹风的控制工作过程：
电吹风是要将其内部电热丝的热量通过一个小电风扇扩散出去。
方案构思：
选择开环控制系统实现电吹风的控制要求。设定风的档位就设定了电机的电压和电热丝的阻值，接通电源后，电机带动一个小风扇转动，产生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设定的风种相对应的风。确定了电吹风控制系统的设计方案后，画出必要的电器线路图，选择适当型号的元件和配件，进行组装、调试。
世界100大发明之一，生活必备，每天都要使用
闭环控制系统的设计
不同的闭环控制系统用于实现不同的控制目的，要求往往也不一样。对于简单的闭环控制系统，有以下基本要求：
1、一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。当干扰因素出现时，输出量发生偏离，系统通过动态调整使被控量回到平衡状态，系统的这种调整过程有可能使系统产生振荡，若振荡呈逐渐衰减趋势，能很快稳定下来，还属于稳定系统，否则就是不稳定系统。 2、控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定值之差应控制在允许的范围之内。 3、闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
升旗简易控制装置的设计
案例分析：自动升旗简易控制装置的设计
陈剑负责学校每周两次的升旗仪式。在学完《技术与设计2》模块后，他决定利用所学知识设计一套能实现自动升旗的简易控制装置的模型。设计要求：

第10章控制单元的设计..

2）微指令和微周期微指令——若干个微命令的组合。以编码字的形式放在控存的一个单元中。用来产生一组控制信号。一条微指令有：微操作码字段，又称操作控制字段。微地址码字段，又称顺序控制字段。其它相关信息，如常数字段、标志字段等。
微指令周期:从控制存储器中读取一条微指令并执行这条微指令所需的时间,通常一个微指令周期与一个CPU周期的时间相等.微指令中的微命令可以用节拍脉冲来同步定时.
C5
C10
IR
C3
C6 C7 C4 … 标志
AC C8 ALU 控制信号 …
C1
控制信号
(1). 安排微操作时序的原则
原则一原则二微操作的先后顺序不得随意更改被控对象不同的微操作
尽量安排在
原则三
一个节拍内完成
占用时间较短的微操作尽量安排在一个节拍内完成并允许有先后顺序
T0
PC 1
M(MAR)
MAR R
MDR
FE 取指
T1
( PC ) +1
MDR
PC
IR
T2
OP( IR )
I I 1 1 IND EX
ID
间址特征
组合逻辑设计步骤
列出操作时间表
工作状态周期节拍条件标记
微操作命令信号
Ad (IR) 1 R MAR
CLA COM ADD SAT LDA JMP
10.2.1
微程序设计思想的产生
Wilkes
微指令 1 10100000 ……
1951 英国剑桥大学教授
微操作命令 1
完成一条机器指令
微操作命令 2 …… 微操作命令 n
微程序

《液压与气动技术》电子教案第10单元课：液压控制元件概述、方向控制阀

第10单元课：液压控制元件概述、方向控制阀引入新课一、复习和成果展示1.知识点回顾（1）液压缸各部分结构的特点和作用。

（2）液压马达的工作原理、主要性能参数。

（3）液压马达按结构形式不同的分类。

（4）液压执行元件的常见故障及排除方法。

2.成果展示由21-25号学生展示第9单元课的理实作业，老师点评，纠正错误点。

二、项目情境小王去液压元件店购买了普通单向阀、液控单向阀和各类的换向阀，但小王对其内部结构特点和工作原理不太清楚。

通过本节课的学习，我们来帮助小王解决这个问题。

三、教学要求1.教学目标（1）掌握液压控制元件的基本要求和液压控制元件的分类。

（2）掌握方向控制阀的分类。

（3）掌握换向阀的工作原理和三位阀的中位机能。

（4）了解换向阀常见故障及排除方法。

2.重点和难点（1）液压控制元件的基本要求和液压控制元件的分类。

（2）方向控制阀的分类。

（3）换向阀的工作原理和三位阀的中位机能。

（4）换向阀常见故障及排除方法。

教学设计任务1：液压控制元件概述一、相关知识液压控制阀是液压系统的控制元件，其作用是控制和调节液压系统中液体流动的方向、压力的高低和流量的大小，以满足执行元件的工作要求。

1.对液压控制元件的基本要求（1）动作灵敏、使用可靠，工作时冲击和振动小，使用寿命长。

（2）油液通过液压控制阀时的压力损失小。

（3）密封性能好，内泄漏少，无外泄漏。

（4）结构简单紧凑，体积小。

（5）安装、维护、调整方便，通用性好。

2.液压控制元件的分类（1）按用途分液压控制阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

这三类阀还可根据需要互相组合成为组合阀，以使结构紧凑，连接简单，并可提高效率。

（2）按控制原理分液压控制阀可分为开关阀、比例阀、伺服阀和数字阀。

开关阀调定后只能在调定状态下工作，本章将重点介绍这一使用最为普遍的液压控制阀。

比例阀和伺服阀能根据输入信号连续地或按比例地控制系统的参数。

数字阀则用数字信息直接控制阀的动作。

《控制和设计》的教案设计

《控制和设计》的教案设计《控制和设计》的教案设计作为一位优秀的人民教师，时常需要用到教案，借助教案可以更好地组织教学活动。

那么问题来了，教案应该怎么写？以下是小编整理的《控制和设计》的教案设计，仅供参考，大家一起来看看吧。

《控制和设计》的教案设计1教学重点：噪声的危害和怎样减弱噪声。

教学难点：联系实际，寻求减弱噪声的途径，提高学生保护环境的意识。

教学方法：噪声定义和危害采用讨论式教学模式;噪声的控制采用学生自主演示实验并讨论教具和媒体：录音机、磁带、闹钟、泡沫塑料、塑料包装盒、耳塞、废旧磁带、口琴、短笛、棉花、大屏幕投影室、有关噪声来源的录像带、有关噪声危害的录像带、有关控制噪声的录像带教学手段：以学生为主体，引导启发式教学，播放录像相结合的多媒体教学。

【教学过程】课前播放一段轻音乐，创设情景。

一、噪声1、引入课题：播放一段有所损坏的'磁带，发出吱吱声，并歌声严重走调，由此说明：此声是一种噪声。

2、让两位学生分别吹口琴、短笛，发出刺耳的高低不平的尖叫。

3、组织学生说出以上活动的共同特征并加以讨论：什么是噪声?教师总结：从环境保护的角度来说，凡是妨碍人们工作、学习和生活的声音，以及对人们要听的声音起干扰作用的声音，都属于噪声。

4、噪声的来源主要来自哪些方面?引导学生从自己的生活环境中引举。

(分组讨论，看哪个小组说出最多，主要从环保角度考虑。

)5、观看部分录像，了解噪声的来源。

教师归纳为以下几点：a、交通运输噪声：各种交通工具的喇叭声、汽笛声、刹车声、排气声、机械运转声等。

b、工业噪声：纺织厂、印刷厂、机械车间的噪声。

c、施工噪声：筑路、盖楼、打桩声等。

d、社会生活噪声：家庭噪声、娱乐场所、商店、集贸市场里的喧哗声等。

进一步提出：教室里有无噪声?主要来自哪里?二、噪声的等级和危害大家刚才都说到噪声以及它的主要来源，现在听一段录音，(播放一段有所损坏的磁带)调节不同的响度，大家听起来有什么感受?进而提出：噪声的等级由声强级的单位--分贝数表示大小。

控制元件课程设计

控制元件课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握控制元件的基本原理、结构和应用，培养学生具备分析和解决控制元件相关问题的能力。

具体分为以下三个部分：1.知识目标：学生能够掌握控制元件的基本概念、类型、工作原理和性能参数。

2.技能目标：学生能够运用控制元件的知识，分析和解决实际工程问题。

3.情感态度价值观目标：学生培养对控制元件领域的兴趣，树立创新意识和团队合作精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.控制元件的基本概念和分类：控制器、执行器、传感器等。

2.控制元件的工作原理：电磁原理、气动原理、液压原理等。

3.控制元件的性能参数：动态特性、静态特性、可靠性等。

4.控制元件的应用案例：控制系统中的应用、工业自动化中的应用等。

5.控制元件的发展趋势：新技术、新工艺、新应用等。

三、教学方法为了实现课程目标，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解控制元件的基本概念、工作原理和应用案例，使学生掌握相关知识。

2.讨论法：学生分组讨论，提高学生对控制元件问题的分析和解决能力。

3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解控制元件在工程中的应用。

4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，加深对控制元件的理解。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的知识体系。

2.参考书：推荐相关参考书籍，拓展学生的知识视野。

3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。

4.实验设备：配置完善的实验室设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，旨在全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

具体评估方式如下：1.平时表现：考察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%。

2.作业：布置适量作业，检查学生对知识点的理解和应用能力，占总评的30%。

第9章控制单元的组成原理

CU
M A R
flag
clk
C0~13 、 ALUop
C2
C1
C3
C4
C5
C12
C7
C6
C8
C11
C9
C10
C0
C13
ALUop
ADD @X的控制－执行
取数：C5、C1、C2 计算：C6、C7 写回：C8
M D R
PC
IR
ACC
ALU
CU
M A R
flag
clk
C0~13 、 ALUop
C2
C1
C3
PC+1 PC
(a)
图9-4 指令操作流程(取指令周期)
取指周期：每条指令都要经历的周期是操作。取操作数周期：要取源操作数的指令进入此周期。其操作流程与源寻址方式有关。（1）寄存的寻址，RS中的内容为源操作数，将它送入源操作数寄存器SR；（2）寄存器间接寻址，以RS为地址访问主存一次，从存储器中取出源操作数送入源操作数寄存器SR；（3）自增型寄存器间址，除了完成上述间址操作外，还要修改RS的内容，经ALU增1再送回RS；
9.2.4 指令操作流程每条指令都可分解为一串操作序列，将这些操作按操作周期归类合并，并以流程图的形式画出，就得到指令的操作流程图。反过来，有了操作流程图后，也能非常清晰的了解一条指令的执行过程。简单指令系统的指令操作流程图如图9-4所示。
PC MAR
READ M
MDR IR
对于图9-2所示的数据通路结构，CU需发出下面的微操作控制信号来完成取指令工作。 (1)打开PC各位与MAR各位之间的门C0。 (2)一个开门信号以允许MAR的内容送到地址总线上—C1。 (3)一个存储器的读控制信号送到控制总线上--CR。 (4)一个允许数据总线上的内容被存入MDR的开门信号C2。 (5)对PC内容加1，并返存PC控制信号-C10。 (6)打开MDR和IR之间门的控制信号C3。 CU是CPU中的最主要的组成部分,后面将讨论CU的组成和设计。

控制单元的课程设计

控制单元的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解控制单元的基本概念，掌握其工作原理；2. 学生能掌握控制单元在不同场景下的应用，如温度控制、灯光控制等；3. 学生能了解控制单元与传感器、执行器的关系，理解整个控制系统的构成。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的控制单元电路；2. 学生能通过编程，实现对控制单元的控制；3. 学生能分析控制单元在实际应用中出现的问题，并提出相应的解决方案。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对控制单元及电子技术的兴趣，激发创新意识；2. 学生在学习过程中，培养团队合作精神和解决问题的能力；3. 学生能认识到控制单元在日常生活和国家发展中的重要作用，增强社会责任感。

本课程针对学生年级特点，注重理论与实践相结合，以实际应用为导向。

通过本课程的学习，使学生掌握控制单元的基本知识和技能，培养他们在实际情境中发现问题、分析问题、解决问题的能力，同时激发学生对电子技术的兴趣，提高他们的创新意识和团队合作精神。

课程目标具体、可衡量，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 控制单元基础理论：- 控制单元的定义与功能；- 控制单元的分类及特点；- 控制单元的基本工作原理。

2. 控制单元的硬件组成：- 传感器的工作原理与应用；- 执行器的工作原理与应用；- 控制单元与传感器、执行器的连接方式。

3. 控制单元的软件设计：- 控制算法的基本概念；- 编程语言及编程环境介绍；- 控制单元编程实例分析。

4. 控制单元的应用案例：- 温度控制系统的设计与实现；- 灯光控制系统的设计与实现；- 其他常见控制单元应用案例分析。

5. 控制单元的故障分析与维护：- 常见故障现象及原因；- 故障排查方法；- 控制单元的日常维护与保养。

教学内容根据课程目标进行科学、系统地组织，以教材相关章节为基础，结合实际应用案例，注重理论与实践相结合。

教学大纲明确教学内容的安排和进度，使学生在学习过程中逐步掌握控制单元的基础知识和技能，培养实际应用能力。

计算机组成原理第九、十章答案

（Y）+（C）Z
ZB
Bo，Yi Co，ALUi，+ Zo，Bi
（2） SUB A，H指令流程及微命令序列如下：
PCMAR
PCo，MARi
MM读
1 R
PC+1 PC
MDR IR
+1（图中未标出，
可与前一步并行）
MDRo，IRi
OP=？
SUB
SUB HY
（AC）–（H）Z
ZAC
Ho，Yi
由于题意中没有给出确切的数据通路结构，
故上述节拍分配方案的并行性较低。
2. 写出完成下列指令的微操作及节拍安排（包括取指操作）。
（1）指令ADD R1，X完成将R1寄存器的内容和主存X单元的内容相加，结果存于R1的操作。
（2）指令ISZ X完成将主存X单元的内容增1，并根据其结果若为0，则跳过下一条指令执行。
4. 能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快，为什么？
解：不能说机器的主频越快，机器
的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关，还与数据通路结构、时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要看综合效果。
5. 设机器A的主频为8MHz，机器周期含4个时钟周期，且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS，试求该机的平均指令
K K+1
JMP I K 间址特征
解：假设同上题，仍按组合逻辑、单总
线、同步控制安排，带返转指令的全部微操作及节拍如下：
取指周期： T0 PCMAR，1R T1 PC+1，M(MAR)MDR T2 MDRIR，OP(IR)ID 执行周期：
T0 K(IR)MAR T1 M+1MDR，0 -w