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控制器的功能及组成概述指令的执行流程时序产生电路组合课件

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06控制器原理课件

06控制器原理课件

2018年10月14日星期日
21
2．异步控制方式
没有统一的同步信号，采用问答方式进行时序 协调。前一操作完成后给出回答信号，此回答 信号作为下一操作的启动信号。 优点：不浪费时间。每条指令、每个微操作需 要多少时间就占用多少时间。 缺点：设计复杂且设备多。
2018年10月14日星期日
22
2018年10月14日星期日 18
例：设某机的指令通常在8个中央节拍 W0～W7内完 成，当某指令在8个节拍中不能完成时，就插入若 干局部节拍 W6*，经过若干局部节拍 W6*后，再 返回中央节拍 W7。
指令周期 中央节拍 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 局部节拍
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机器 M1 周期 M2
W0 节 W1 拍 W2 W3 脉冲 P
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微型机中常用的时序系统称为时钟周期时序系统。
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T1
T2
T3
取指周期 存储器读周期 存储器写周期 指令周期
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6.3 CPU的总体结构
一、CPU的功能与组成
缺点：不能解决周期内节拍浪费问题。
2018年10月14日星期日 20
(3) 采用分散节拍的方法
分散节拍：运行不同指令时，需要多少节拍，时 序部件就发生多少节拍。 优点：可完全避免节拍轮空，是提高指令运行速 度的有效方法。
缺点：使时序部件复杂化，且不能解决节拍内那 些简单的微操作因等待所浪费的时间。
组成：由运算器和控制器两部分组成。 主要功能： 程序控制：保证程序按所要求的次序正确执行。 操作控制：产生指令所需的微操作控制信号序列， 送往有关部件，控制完成指令所规定的操作。 ⑶ 时序控制：对各微操作实施时间上的控制，使计算 机有条不紊地连续自动工作。 ⑷ 数据加工：对数据进行算术逻辑运算处理。 ⑴ ⑵

电机控制器基础知识课件

电机控制器基础知识课件

保护电路通常由熔断器、过流保护器 、过压保护器等元件组成，实现对电 机的过流、过压、短路等保护。
04 电机控制器的软件组成
CHAPTER
控制算法
控制算法是电机控制器的核心， 用于实现电机的速度、位置和转
矩控制。
控制算法通常采用PID（比例-积 分-微分）控制、模糊控制、神经
网络控制等现代控制理论。
智能制造领域
电机控制器将在智能制造领域中发挥重要作用， 如自动化生产线、数控机床等。
绿色环保与可持续发展
能效提升
电机控制器的发展将注重能效提升，降低能源消耗和碳排放，推 动绿色环保的可持续发展。
环保材料
采用环保材料制造电机控制器，减少对环境的污染和破坏。
循环经济
电机控制器的设计将注重循环经济理念，方便回收和再利用，降 低资源浪费。
。
物流系统
电机控制器用于控制物流输送带 、升降机等设备的运行，提高物
流效率。
机器人
电机控制器用于控制机器人的关 节和运动，实现精确的定位和操
作。
电动车与新能源汽车
电动汽车
电机控制器是电动汽车的核心部件之一，用于控制电机的运行， 实现车辆的加速、减速、制动等功能。
混合动力汽车
电机控制器用于控制汽车的发动机、电动机和电池等部件，提高燃 油效率和减少排放。
现代电机控制器集成了更多的功能， 如保护、诊断和通讯等，同时采用智 能控制算法，提高了电机的运行效率 和可靠性。
随着微处理器技术的发展，数字电机 控制器逐渐取代了模拟电机控制器， 控制精度和稳定性得到了提高。
02 电机控制器的工作原理
CHAPTER
电机的工作原理
直流电机
直流电流通过电机的线圈产生磁场， 该磁场与电机中的永磁体相互作用， 产生转矩使电机旋转。直流电机的转 速可以通过改变输入电流的大小和方 向来调节。

控制器概述PPT课件

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执行周期EX 有中断吗？
N
Y 中断周期INT
CPU工作周期的标志
FE、IND、EX和INT分别表示取指、间址、执行和中 断四个周期，用高电平“1”表示有效，则四个周期分别 由 1→ FE、1→IND、1→EX和1→INT四个信号控制。当各个 周期的控制信号为低电平时则表示相应的周期结束。
FE
D CLK
三、CPU 结构
控制器
运算器
MAR
CAR +1
存储体 MB
通用
寄存
OP
A IR
器组 LA LB
Ri
MIR
中断 机构
ID
微操作信号 发生器
ALU 移位器
数据流：除指令流外，在数据通路中流动的信息是P数SW据流。 指（令1）流A：→在M取A指R，令R周E期AD，，时CMA序RI元R→件→BUBSUS→→MAALRU；→R内EA存D；； MIR → B（U2S）→RIiR→整A个LU操→作B过U程S →中R涉i及（到内的存信）息流动。
3、联合控制方式
同步控制和异步控制相结合的方式称为联合控制方式。对不同 指令的各个微操作实行大部分统一、小部分区别对待的方式。大部 分微操作安排在一个固定机器周期中，并在同步时序信号控制下进 行，而对那些时间难以确定的操作微操作则以执行部件送回“回答” 信号作为本次微操作的结束。
四、指令周期
CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间。
取指阶段
执行阶段
取指周期
执行周期
（取指、分析）
（执行指令）
指令周期
由于各种指令操作功能不同，所以各种指令的指令周 期是不相同的。
取指周期 指令周期
无条件转移指令
取指周期

控制器的组成及指令的执行.ppt

控制器的组成及指令的执行.ppt

地址寄存器AR
CPU内部总线 8
数据寄存器DR
地址总线AB 8
数据总线DB 8
I/O设备
存储器
得到访存的数据通路如下：
❖ 存储器写操作：
▪ 送地址到CPU片 内总线，并打 入地址寄存器 AR；
▪ 送数据到DR， DR将数据送到 数据总线，控 制器发送存储 器写信号，启 动存储器写操 作。
运算 部件
ALU-B
S0
S1 SS23
ALU
M Ci
DA1 B- DA1
DA2 B-DA2
B-R0 B-R1 B-R2
B-R3
R0
R0-B
R1
R1-B
R2
R2-B
R3
R3-B
CPU内部总线
六、简单计算机系统主机各部件的实现方案
❖ 2.控制器
▪ 程序计数器PC,PC-B#是将PC值送上数据总线的控制 信号，PC+1是PC的自增1控制信号。B-PC#信号控制 将数据总线的值送入PC。当把数据总线上的值送入 PC的时候，需要控制信号B-PC#=0且PC+1有效，因 为打入脉冲可以由PC+1提供。
第七章 控制器
7.1 控制器的组成及指令的执行 7.2 硬布线控制器 7.3 微程序控制器
本章小结
7．1控制器的组成及指令的执行
一 基本的计算机组成和功能 二 控制器的组成 三 时序系统 四 控制方式和时序的产生 五 系统结构和数据通路的设计 六 简单计算机系统主机各部件的实现方案 七 指令的执行过程
▪ 优点：每条指令都可按其实际需要的时间分配节 拍，使得指令的运行效率高；
▪ 缺点：控制器的电路比较复杂。 ▪ 异步控制方式在计算机中得到广泛的应用。例如

可编程控制器(PLC)ppt课件

可编程控制器(PLC)ppt课件
模拟量进行控制。如闭环系统的过程控制、位置控 制和速度控制。 2.用于工业机器人的控制
PLC作为一种工业控制器，适用于工业机器人。 如自动生产线上有多个自由度的机器人控制。
6
2. PLC的主要特点 (1) 可靠性高，抗干扰能力强。由于采用大规模集成 电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬 件的设计和制造的过程中采取了一系列隔离和抗干扰 措施，使它能适应恶劣的工作环境，具有很高的可靠 性(2)。编程简单，使用方便。目前大多数PLC均采用梯 形图编程语言，沿用了继电接触控制的一些图形符 号，直观清晰，易于掌握。
17
2. 程序执行阶段 PLC在执行阶段，按先左后右，先上后下的步
序，执行程序指令。其过程如下：从输入状态寄存 器和其它元件状态寄存器中读出有关元件的通/断状 态，并根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存 入有关的状态寄存器中。
3. 输出刷新阶段 在所有指令执行完毕后，将各物理继电器对应
的输出状态寄存器的通/断状态，在输出刷新阶段转 存到输出寄存器，去控制各物理继电器的通/断，这 才是PLC的实际输出。
1. 编程原则
（1）PLC编程元件的触点在编程过程中可以无限次 使用，每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次， 它的触点可以使用无数次。 （2）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止 于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与 左边母线相连。
[]
[]
[]
[]
30
（3）编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左 重右轻”。
23
例：用PLC组成电机起停控制电路
Q FU
..
KM
FR
SB1 SB2
FR KM
KM M 3~ 继电接触控制图
24

控制器组成原理

控制器组成原理

3,绘制指令流程图
4.安排指令的操作时间表
时序 公共操作 IN T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
SW-B,LDPC,LOAD
ADD
STR
OUT
JMP
PC-B,LDAR,LDPC CE,OE,LDIR
PC-B, LDAR,LDPC CE,OE,LDAR
PC-B, LDAR,LDPC CE,OE,LDAR
在时序系统中需要设置一组周期状态触发 来标志不同的机器周期, 器,来标志不同的机器周期,任一时刻只 允许一个触发器为1. 允许一个触发器为 .
2.节拍
将一个机器周期划分为若干相等的时间段 , 将一个机器周期划分为若干相等的时间段, 每个时间段完成一步基本操作, 每个时间段完成一步基本操作 , 这个时间 段用一个电平信号宽度对应, 段用一个电平信号宽度对应 , 称为节拍或 时钟周期. 时钟周期.
(2)微指令寄存器 ) 微操作控制字段; 微操作控制字段; 微地址字段(顺序控制字段) 微地址字段(顺序控制字段). 微指令格式中的顺序控制部分用来决定产 生下一条微指令的地址. 生下一条微指令的地址.
既然微程序是由微指令组成的,那么当执 既然微程序是由微指令组成的, 行当前一条微指令时, 行当前一条微指令时,必须指出后继微指 令的地址, 令的地址,以便当前一条微指令执行完毕 取出下一条微指令. 后,取出下一条微指令.
第5章 控制器组成原理
控制器的基本组成,基本功能 硬布线控制器的组成原理与实现方法 微程序控制器的组成原理与实现方法
5.1控制器的基本功能及结构 5.1.1控制器的功能
计算机的功能就是执行程序. 1,取指令 (PC) →MAR READ ((MAR)) →MDR (MDR) →IR (PC)+1 →PC

控制器

控制器

电动汽车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心 控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。电动车主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电 动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等，电动车控制器也因为不同的车型而有不同的性能和特点。
超静音设计技术：独特的电流控制算法，能适用于任何一款无刷电动车电机，并且具有相当的控制效果，提 高了电动车控制器的普遍适应性，使电动车电机和控制器不再需要匹配。
恒流控制技术：电动车控制器堵转电流和动态运行电流完全一致，保证了电池的寿命，并且提高了电动车电 机的启动转矩。
自动识别电机模式系统：自动识别电动车电机的换相角度、霍尔相位和电机输出相位，只要控制器的电源线、 转把线和刹车线不接错，就能自动识别电机的输入及输出模式，可以省去无刷电动车电机接线的麻烦，大大降低 了电动车控制器的使用要求。
常见种类
01
组合逻辑
02
微程序
03
CPU
04
LED
05
门禁
06
电动汽车
01
火灾报警
02
pid
03
母联
04
自动转换开 关
05
运动
06
微型
组合逻辑控制器由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成。通过指令译码器确定当前执行的指 令，结合时序电路产生的节拍，共同作为组合逻辑电路的输人结果输出相应的控制信号。组合逻辑控制器是由复 杂组合逻辑门电路和触发器构成，执行速度快，因此在计算机结构比如RISC中得到广泛应用。
微程序控制(简称微码控制)的基本思路是：用微指令产生微操作命令，一条指令的功能通过执行一系列基本 操作来完成，这些基本操作称为微操作，每个微操作在相应控制信号的控制下执行，这些控制信号在微程序设计 中称为微命令。微程序是一个微指令序列，对应于一条机器指令的功能，每条微指令是一个0/1序列，其中包含 若干个微命令，它完成一个基本运算或传送功能，有时也将微指令字，称作控制字(controlword) 。
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理系统中出现的一些不可预知的事件和一些特殊 的请求。
如算术运算的溢出、数据传输的奇偶校验错、 电压下降以及外设的输入输出请求。通常都是在 执行一条指令进行一次判断。
CPU的组成呢？
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
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4.2.1 控制器的功能和组成概述
一、控制器的功能
控制器是计算机系统的核心，它把运算器、 存储器、输入输出设备等部件组成一个有机 制整体，然后根据指令的要求指挥全机工作。
包括脉冲源、启停控制、节拍信号发生器。 主要是保证各部件按严格的时间顺序工作而 提供各种定时信号。
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8. 中断系统 由软硬件构成的一个综合部件、主要用来处
CPU组成
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三、CPU的主要性能指标
1.字长：单位时间内同时处理的二进制数据的位 数。8位、16位、32位以及64位。 2. 内部工作频率：表示CPU内数字脉冲信号震荡 的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接的关 系。
运算器 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
4275
C
Z V
ALU +
S
43207451
1234
乘
6688
商 寄 存
寄存器组
R9
器
数据总线
地址总线
2000 2007
00000011 0790
控制总线
接口
输入设备
主存储器
MVRD R0, 2007
ARPC， PC PC+1 读内存，IR读出内容
ARPC，PC PC+1
读内存，R0 D+0
运算器 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
24020775
控制器
主振 脉冲
C
Z V
ALU +
S
0
2007
乘 商 寄 存
1234 6688
寄存器组
R9 4275
器
数据总线
地址总线
2000 2007
0 001 0790
8800 2007 8309 8280 8F00 x4x2x7x5
程序计数器
820025
控制 存储器
微程序 定序器
映射
操作数 地址
PC
AR
地址2寄00存47 器
微指令寄存器 指令8寄30存9 器
.
操作码 IR
用于运算器
下地址字段内容
控制总线
接口
输入设备
主存储器
STRR [R0], R9
ARPC， PC PC+1 读内存，IR读出内容
ARR0+0
写内存，总线 R9+0
运算器 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
时钟周期是CPU中最小的时间单位，每个动作 至少需要一个时钟周期。
8086和8088：12个时钟周期； 80286和80386：4.5个时钟周期； 80486：2个时钟周期； Pentium：具有双指令流水线，每个时钟周 期可执行1-2条指令； Pentium pro、PentiumⅡ/Ⅲ ：每个时钟周期 可执行3条或更多指令；
以教学计算机举例说明程序执行:
典型指令的执行过程举例：
2000 0001 ADD R0, R1
2001 0790 MVRR R9, R0
2002 8800 MVRD R0, 2007
2007
2004 8309 STRR [R0], R9 （写内存）
2005 8280 IN 80
（读串行口）
2006 8F00 RET
8. 数据总线宽度： 决定了CPU和外部Cache、主 存以及输入输出设备之间一次数据传输的信息量。
9. 制造工艺：线宽是指芯片内电路与电路之间的 距离，可以用线宽来描述制造工艺。线宽越小， 意味着芯片上包括的晶体管数目越多。45nm和 32nm的制造工艺是下一代CPU的发展目标。
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6. 工作电压：主要是解决散热问题，目前CPU 的 工作电压以低于1.2V。 7. 地址总线宽度：决定了CPU访问主存的最大物 理空间。
二、指令的执行过程
—读取指令
指令地址送入主存地址寄存器
读主存，读出内容送入指令寄存器
—分析指令 操作码译码
形 成
—按指令规定内容执行指令
下
不同指令的操作步骤数， 和具体操作内容差异很大
条 指 令
—检查有无中断请求
地
若有，则转中断处理
址
若无，则转入下一条指令的执行过程
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运算器 常见心律失常心电图诊断的误区诺如病毒感染的防控知识介绍责任那些事浅谈用人单位承担的社会保险法律责任和案例分析现代农业示范工程设施红地球葡萄栽培培训材料
4275
控制器
主振 脉冲
C
Z
ALU +
V
S
0
4275
1234
乘
6688
商 寄 存
寄存器组
4R2795
器
数据总线 地址总线
程序 计数器
22000012
计算机各主要部件连接框图
PSW
ALU 暂存器A 暂存器B
R0 ： ︰ R15
PC IR
…
时序控
ID
制电路
…
…
控制信号产生部件
… 发往全机各部分
中断逻辑
MAR
主存
总线 MDR
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二、控制器的组成
1. PC：程序计数器（Programming Counter) 用来存放将要执行的指令的地址。其内容分
两种情况： (1)顺序执行的情况: PC的值应自动修正，加一个增量。 PC+△→PC (2)转移执行的情况: 将转移的目标地址送 PC.
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控制 存储器
微程序 定序器
映射
操作数 地址
PC
微指令寄存器 指令0寄79存0 器
AR
地址20寄0存1 器
.
操作码 IR
用于运算器
下地址字段内容
控制总线
2000
0001
MVRR R9, R0
00779900
8800 2007
接口
AR PC PC PC+1
8309
8280
输入/出设备 读内存，IR 读出内容
5. ID：指令译码器（Instruction Decoder) 对指令的操作码部分进行识别，区分不同的
指令，为指令的执行作好准备。
6. CU: 控制信号产生部件 其功能是依据指令的内容、时序信号，以及
状态信息，来形成并提供出当前各部件本时该要 用到的全部控制信号。该部件是控制器的核心。 7. 时序部件
所以控制器的功能在于：
1. 对指令的控制：计算机的工作过程是连续执 行指令的过程，控制器应能保证动态指令流 的形成。
2. 对时序的控制：产生固定的时序信号，以保 证全机各部件有节奏的工作。
3. 对操作的控制：依据指令内容、指令的执行 步骤，形成并提供当前各部件本时刻要用到 的全部控制信号。
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现代计算机工作的本质是什么？
执行程序,完成程序功能。