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第10章 控制单元的设计

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计算机控制技术与应用 第10章

计算机控制技术与应用 第10章

适合于在恶劣环境下工作，能抗电源干扰、雷击干扰、 电磁干扰和低电位差干扰；
第五节
DCS与FCS的集成技术
1.现场总线与DCS输入/输出总线的集成 2.现场总线与DCS网络的集成 3.FCS与DCS的集成
集散控制系统的现状 当今DCS向综合化、开放化发展。工厂自动化要求 各种设备(计算机、DCS、单回路调节器、PLC等)之间 的通信能力加强,以便构成大系统。
操作员站 打印机
系统网络 SNET
I/O #1
I/O #2
I/O #3
I/O #4
工程 师站
打印机
DCS 结 构 图
第二节 集散控制系统的控制站
现场控制站的主要功能有六种：
数据采集功能：对过程参数，主要是各类传感变送器的模拟信号进行数 据采集、变换、处理、显示、存储、趋势曲线显示、事故报警等。
DDC控制功能：包括接受现场的测量信号，进而求出设定值与测量值的 偏差，并对偏差进行PID控制运算，最后求出新的控制量，并将此控制 量转换成相应的电流送至执行器驱动被控对象。
操作站的基本结构

XL操作站的硬件结构：面向总线的结构
6
通用通信卡 通用通信卡 RM81内存卡 LC81/LC82 RL总线接口卡 DP88 显示卡 CP81B/CP81C CPU卡
通用通信卡选件： RS81—RS232C通信卡 HF81—HF总线通信卡 GB83—GP IB 通信卡 EN82—Ethernet通信卡
第二代产品在原来产品的 基础上,进一步提高了可靠性 ,新开发的多功能过程控制站、 增强型操作站、光纤通信等 更完善了DCS。其基本结构由 六部分组成,即局域网络、多 功能现场控制站、增强型操 作站、主计算机、网络连接 器和系统管理站等。第二代 产品的特点是采用模块化、 标准化设计,数据通信向标准 化迁移,板级模块化,单元结 构化,使之具有更强适应性和 可扩充性。控制功能更加完 善,它能实现过程控制、数据 采集、顺序控制和批量控制 功能。

10 第十章 使用VHDL语言来设计状态机

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
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
返回
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。

计算机组成原理第2版-唐朔飞配套PPT

计算机组成原理第2版-唐朔飞配套PPT

2. 计算机的解题过程
1.1
高级语 言程序
翻译
目标
程序
运行
结果
计算机
二、计算机系统的层次结构
高级语言
汇编语言 操作系统 机器语言
虚拟机器 M3
虚拟机器 M2 虚拟机器 实际机器 M1
1.1
微指令系统
微程序机器 M0
虚拟机器 M4 虚拟机器 M3
用编译程序翻译 成汇编语言程序
1.1
软 件
用汇编程序翻译 成机器语言程序
3.SGI: SGI Altix ICE 8200
14 336个 CPU
最大平均速度 126 900 GFLOPS
最快的五台超级计算机（截止到 2007.11） 2.1
4. HP : EKA - Cluster Platform 3000 BL460c
14 240个 CPU
最大平均速度 117 900 GFLOPS
X MQ
[ACC]÷[X]
余数在ACC中
(3)控制器的基本组成
完成 一条 指令
PC
1.2
PC
IR
取指令
分析指令
取指 访存
CU
执行指令
CU
执行 访存
IR
PC 存放当前欲执行指令的地址， 具有计数功能（PC）+ 1 PC IR 存放当前欲执行的指令
(4)主机完成一条指令的过程
以取数指令为例 CPU
…
MQ
初态 ACC [M] [ACC]-[X]
被减数
X ACC
③ 乘法操作过程
0 ACC ALU ALU X
运算器
1.2
指令
初态 乘 M
MQ

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)

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

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。
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微指令1 微指令1 微指令2 微指令2 ... 微指令n 微指令n
微命令1 微操作1 微命令1↔微操作1 微命令2↔微操作 微操作2 微命令2↔微操作2 ... 微命令m↔微操作 微操作m 微命令m↔微操作m
微程序
26
10.2.2 微程序控制单元框图及工作原理
1. 机器指令对应的微程序
M M+1 M+2 取指周期微程序
计算机科学与技术学院
10.1
微操作命令信号 CLA COM ADD STA LDA JMP PC 1 M(MAR) ( PC ) +1 MDR OP( IR ) MAR R MDR PC IR ID IND EX
FE 取指
T2
I I
1 1
间址特征
14
三、组合逻辑设计步骤
1. 列出操作时间表010 存入 ROM
一条机器指令对应一个微程序
存储逻辑
25
微程序控制器的基本概念
计算机科学与技术学院
•微命令：构成控制信号序列的最小单位。 微命令：构成控制信号序列的最小单位。 •微操作：由微命令控制实现的最基本操作。 微操作：由微命令控制实现的最基本操作。 •微指令：若干个微命令的组合。 微指令：若干个微命令的组合。 •微周期：指从控制存储器中读取一条微指令并执 微周期： 行相应的微操作所需的时间。 行相应的微操作所需的时间。 •微程序：一系列微指令的有序集合。 微程序：一系列微指令的有序集合。 •控制存储器：存放微程序的只读存储器。 控制存储器：存放微程序的只读存储器。
MAR MDR
Ad ( IR )
3. 执行周期 微操作的 节拍安排
① CLA
T0 T1 T2 0 AC
计算机科学与技术学院
10.1
② COM T0
T1 T2 AC AC
③ SHR T0
T1 T2
9
L ( AC ) AC0
R ( AC ) AC0
④ CSL
T0 T1 T2 R ( AC ) L ( AC ) AC0
7
计算机科学与技术学院
10.1
1. 取指周期 微操作的 节拍安排
T0 T1 T2 PC 1 R MDR PC IR ID
原则二
计算机科学与技术学院
10.1
MAR
原则二
M ( MAR ) ( PC ) + 1 MDR OP ( IR )
原则三
2. 间址周期 微操作的 节拍安排
T0 T1 T2
8
Ad ( IR ) 1 MDR R M ( MAR )
10.2
间址周期微程序 中断周期微程序 P P+1 P+2 K K+1 K+2 …
对应 LDA 操作的微程序
对应 STA 操作的微程序
2. 微程序控制单元的基本框图 微程序控制单元的基本框图
至 CPU 内部和系统总线的控制信号 OP 微地址 形成部件 顺序逻辑 CMDR 下地址 CMAR 地址译码 控制存储器 IR
10
⑧ LDA X
T0 T1 T2
Ad ( IR ) M ( MAR ) MDR
MAR 1 MDR
R
10.1
AC
⑨ JMP X
T0 T1 T2 Ad ( IR ) PC
⑩ BAN X
T0 T1 T2 A0 • Ad ( IR ) + A0• PC PC
4. 中断周期 微操作的 节拍安排
T0 T1 T2 0 PC MDR MAR MDR M ( MAR ) 向量地址 1 W
20
3. 画出逻辑图
FE
计算机科学与技术学院
10.1
T1
IND
&
JMP BAN
& & 1
LDA EX
&
&
ADD &
STA
&
≥1 M ( MAR) MDR
&
1 & &
特点
思路清晰， 思路清晰，简单明了 庞杂，调试困难， 庞杂，调试困难，修改困难 速度快 （RISC） ）
21
作业
P420
10.2 10.4
计算机科学与技术学院
10.1
ACn
⑤ STP
T0 T1 T2 0 G MAR MDR AC 1 W 1 R
⑥ ADD X T0
T1 T2
Ad ( IR ) M ( MAR )
( AC ) + ( MDR ) Ad ( IR ) AC MDR MAR MDR M ( MAR )
⑦ STA X T0
T1 T2
24
Maurice_Wilkes
英国皇家科学院院士 1967年第二届图灵奖得主 1967年第二届图灵奖得主
10.2
微程序设计
计算机科学与技术学院
一、微程序设计思想的产生
1951 英国剑桥大学教授 Wilkes
微操作命令 1 微指令 1 10100000 …
完成 一条机器指令
微操作命令 2 … 微操作命令 n
IR
n 位操作码 操作码 码 0 1 … 节 拍 CLK 机 发 生 器 T0 T1 2n-1
…
CU
…
Tn
C0 C1
4
Cn
2.节拍信号 .
时钟周期
计算机科学与技术学院
10.1
CLK
T0 T1 T2 T3
T0
5
T1
T2
T3
T0
T1
T2
T3
机器周期
机器周期
二、微操作的节拍安排
采用 同步控制方式 个节拍（时钟周期） 一个 机器周期 内有 3 个节拍（时钟周期） CPU 内部结构采用非总线方式
C2 MDR MDR C5 C9 PC C10 IR C7 C4 CU … 时钟 标志 … C3 C6 C1 C0 MAR 控制信号
计算机科学与技术学院
10.1
C11 C12 AC C8 ALU 控制 信号 …
6
安排微操作时序的原则
原则一 微操作的 先后顺序不得 随意 更改 原则二 被控对象不同 的微操作 尽量安排在 一个节拍 内完成 原则三 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
10.1
工作 状态 周期 节拍 条件 标记 T0 IND 间址 T1 T2 IND
微操作命令信号 CLA COM ADD STA LDA JMP Ad (IR) 1 M(MAR) MDR 1 MAR R MDR Ad (IR) EX
间址周期标志
15
三、组合逻辑设计步骤
1. 列出操作时间表
工作 状态 周期 节拍 条件 标记
工作 状态 周期 节拍 条件 标记 T0 T1
计算机科学与技术学院
10.1
微操作命令信号 CLA COM ADD STA 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 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
计算机组成原理
作者： 作者：唐朔飞 高等教育出版社
第十章 控制单元的设计
主讲人： 主讲人：李
新
山东大学 计算机科学与技术学院
CPU设计步骤 设计步骤
拟定指令系统 确定总体结构 安排时序
计算机科学与技术学院
格式、寻址方式、 格式、寻址方式、指令类型 寄存器、ALU、 寄存器、ALU、数据通路 设置时序信号 列操作时间表 操作时间表
计算机科学与技术学院
10.2
标志 CLK
微指令基本格式 操作控制
28
顺序控制
3. 微程序控制单元工作原理
M M+1 M+2 …
转执行周期微程序 转取指周期微程序
FE 取指
T2
I I
1 1
17
三、组合逻辑设计步骤
1. 列出操作时间表
工作 状态 周期 节拍 条件 标记 T0 IND 间址 T1 T2 IND
计算机科学与技术学院
10.1
微操作命令信号 CLA COM ADD STA LDA JMP Ad (IR) 1 M(MAR) MDR 1 MAR R MDR Ad (IR) EX 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1
T1
M(MAR) AC MDR MDR 0
(AC)+(MDR) AC T2
19
2. 写出微操作命令的最简表达式
M ( MAR ) MDR
计算机科学与技术学院
10.1
= FE · T1 + IND ·T1 ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) + EX ·T1 ( ADD +LDA ) = T1{ FE + IND ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) + EX ( ADD +LDA ) }
18
三、组合逻辑设计步骤
1. 列出操作时间表
工作 状态 周期 节拍 条件 标记
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10.1
微操作命令信号 CLA COM ADD STA LDA JMP Ad (IR) MAR R W MDR MDR 1 1 1 1 M(MAR) AC AC 1 1 1 1 1 1 1 1 1
T0 EX 执行
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