组合逻辑控制器原理

（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。 总线 例.异步传送操作 ● 主设备： 主 从 申请并掌握总线权的设备。 ● 从设备： 响应主设备请求的设备。
发/接
接/发
●
操作流程：
主设备输出端与总线连接
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M 产生脉冲型 微命令，控 制定时操作
5.时序线路
功能： 控制操作时间和操作时刻。
工作脉冲
振荡器
时钟脉冲
分频器
产生电位 型微命令， 控制操作 时钟周期(节拍) 时间段
工作周期2 工作周期n
……
时钟周期m
(节拍m)
…. ….
●
时序关系：
对微操作定时
打入IR 打入PC
晶振输出 工作脉冲P 时钟T1
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
2.时序控制方式及其变化 由CPU或其他设备提供 （1）同步控制 ①定义： 各项操作受统一时序控制。
D
θ
PSW
IR
来自M
2.指令计数器PC
功能： 指示指令在M中的位置。 PC本身+1 顺序执行 ALU+1
转移执行: PC先+1，再用转移地址修改PC
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M
3.指令寄存器IR
主设备获得总线控制权
主设备询问从设备
从设备准备好？
Y
N
主设备发送/接收数据
主设备释放总线控制权
主设备输出端与总线断开
③优缺点： 时间安排紧凑、合理； 控制复杂。 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。 可用计数器指示时钟周期数的变化。 ②总线周期中插入延长周期
组合逻辑控制器原理
一、控制器组成
微命令序列 I/O状态 控制台信息 运行状态 送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M
3.执行(按操作码)
操作数
操作数
加法器
结果
存储器/寄存器
三、时序控制方式 即：时序信号与操作的关系 1.组合逻辑控制器的时序划分
●
采用三级时序系统：
时钟周期1
(节拍1) (节拍2)
工作脉冲1 工作脉冲2 工作脉冲k ………. …..
工作周期1 时钟周期2 指令周期
IR
来自M
1.微命令发生器
功能： 产生全机所需的各种微命令
控制最基本的操作(微操作)的命令
电位型 脉冲型
微命令发生器的构成：将产生微命令的条件综合 化简，形成逻辑式，用组合逻辑电路实现。
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
功能： 存放现行指令。 操作码字段 译码器
寻
决定操作 微命令发生器 性质
地址码字段
D
地址形成部件
操作数地址 转移地址
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M
4.状态寄存器PSW
功能： 指示程序运行方式，反映程序运行结果。 例. 某机的PSW
②特点：有明显时序时间划分，时钟周期时 间固定，各步操作的衔接、各部件之间的数 据传送受严格同步定时控制。
③优缺点：时序关系简单，时序划分规整， 控制不复杂；控制逻辑易于集中，便于管理。 时间安排不合理。 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)。
初始化置T为1 跟踪程序 …..
15
12
11
8 7
6
5
4
3
2
1
0
工作方式
优先级
T
S
Z
V
C
（3）优先级
为现行程序赋予优先级别，以决定是否 响应外部中断请求。 程序优先级高于外部优先级，不响应 程序优先级低于外部优先级，可响应
（4）工作方式 规定程序的特权级。
PSW在CPU中，反 映程序运行状态； 控制/状态字在 用户方式：禁止程序执行某些指令 接口中,反映CPU 核心方式：允许程序执行所有指令 命令、设备状态。
15 12 11 8 7 6 5 4 3 2 1 0
工作方式
优先级
T
S
Z
V
C
15
12
11
8 7
6
5
4
3
2
1
0
工作方式
优先级
T
S
Z
V
C
（1）条件码 反映程序运行结果
（2）跟踪标志 为程序查错设置的断点标志T。 程序 T=1, 执行跟踪程序
测试T ... ...
C=1 V=1 Z=1 S=1
进位 溢出 结果为0 结果为负
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M
2.取数(按寻址方式)
立: 指令 操作数
直:
有效地址 寄存器号
间:
间接地址 寄存器号
M,取有效地址 R,取有效地址
M,取数 变: R,取数
形式地址 运 算 计算有效 变址量 器 地址
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
1.组合逻辑控制方式
综合化简产生微命令的条件，形成 逻辑关系式，用组合逻辑电路实现； 执行指令时，由组合逻辑电路(微命 令发生器)在相应时间发出所需微命令， 控制有关操作。
2.优缺点
产生微命令的速度较快。 设计不规整，设计效率较低；控制器 核心结构零乱，不便于检查和调试。 不易修改、扩展指令系统功能。
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
寻
+1 送M或ALU
运行状态
地址形成
D
θ
PSW
IR
来自M
二、控制器工作过程
1.取指令 PC PC+1
地址
M
指令
IR 、译码(θ 、寻址方式)
PC
微命令序列 I/O状态 控制台信息
送M
PC 微命令 发生器 时序 …... 译 码
● ●
●
3.应用场合 用于高速计算机，或小规模计算机。
百度文库
经总线传送一次数据所用的时间(送地址、读/写)
总线周期长度可变，时钟周期长度不变。 例.一个总线周期包含4个时钟周期
T1 T2 T3 T4
结束
时钟
送地址 读/写数据
总线周期(4T)
T1 T2 T3
读/写数据
同步方式
Tw T4 T4
结束
时钟
送地址
总线周期(5T)
扩展同步方式
四、 组合逻辑控制方式的优缺点及应用