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1、計算機組成原理主講：顏俊華CPU控制器部件控制器的功能控制程序的自動執行控制每條指令的正確執行指令執行步驟讀取指令分析指令執行指令總線與數據通路結構為了使數據傳送控制簡單、集中，采用以ALU為中心的總線結構CPU組成包括四個部分： ALU部件、寄存器組、內總線、CPU與系統總線的連接 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 (1)內總線ALU為內部數據傳送通路的中心；寄存器采用內總線采用單向數據總線(16位)；分立結構； R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 (2)系統總線AB、DB、CB，C。

2、PU通過它與外部連接，與它的連接通過MAR、MDR實現。MDR輸出輸出至DB輸出至ALU的B門輸入從內總線輸入從DB輸入(打入)(置入) R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 3.各類信息傳送途徑M(1)指令信息置入DBIR MDB IR(2)地址信息 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 1)指令地址2)指令地址加1　(順序執行) PC PC AALU移位器內總線MARPC打入AALU移內MARPCAALU移內PCC0C0打入 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW M。

3、DR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 3)轉移地址 M IR寄存器尋址： R0 R0 BALU移位器內總線 PCR0打入BALU移內PC寄存器間址：R0打入BALU移內MARABMDB置入MDRBMARMDRMDR移、內PCALU R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 IR R0 R0 BALU移位器內總線4)操作數地址寄存器尋址：R0R1寄存器間址：R0打入BALU移內MARMAR R1 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC S。

4、PPSWABDB控制邏輯 變址： PC AALU移位器內總線MARR0PCAALU移內MARABMDB移內C PC MMMDRMDR B CMDRBALU R0 R0 CALUCAB移內MAR R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 數據信息的傳送 M IR R0 R0 BALU移位器內總線1)RR：R0打入BALU移內R1DBMDBMDRBMDRMDR移、內R2ALU R12)RM：R0打入BALU內MDR3)MR：R2M R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 M IR R0 R0 BALU。

5、移位器內總線6)MM：M(源)R0MDRMDRMDRDB內I/OALU4)RI/O： C打入DBMDR內CALU(計算目的地址)DBMCALU內MDR(目的) C AI/O R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 M IR R0 BALU移位器內總線DBMDRMDRDBDMA方式：I/O5)I/OR打入I/OMDR內R0ALUI/O7)I/OMM微命令設置(1)數據通路操作：ALU功能選擇：ALU輸入選擇：輸出移位選擇：結果分配：R0A、R0B、S3S2S1S0、M、C0不移、左移、CPR0、CPC、CPMAR、 R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R。

6、3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 (2)訪M、I/O 操作：讀 R地址使能 EMAR寫 W置入MDR SMDR，1MAR向AB送地址000 MDR與DB斷開,MAR與AB斷開R=1讀 W=1寫置入IR SIRM R0~R3 R0~R3 C D C D SP PC PSW MDR A移位器 BALUR2 R0 R1 MI/OCB內總線 C R3 DMARMDR IR PC SPPSWABDB控制邏輯 組合邏輯控制器擬定指令流程：確定各工作周期中每拍完成的具體操作列操作時間表：列出每一步操作所需的微命令及產生條件(1)取指流程FT0：PC+1 PCM IR(2)操作時間表FT0：電位型微命令脈沖型微命令EMAR,R,SIRCPPC或 或 轉換 S3S2S1S0M C0DM組合邏輯控制器 1、根據操作時間表，列出計算機的所有“微命令” 每個微命令的產生都是由三部分決定的。

7、: 時序信號(周期、節拍、脈沖) 指令的操作碼、尋址方式的譯碼信號 機器的狀態反饋信息 2、 寫出它們之間的邏輯關系表達式, 用邏輯電路 (組合邏輯電路)實現各微命令。 組合邏輯控制器A、特點：化簡產生微命令的條件形成邏輯式，用組合邏輯電路實現；執行指令時，由組合邏輯電路發出微命令，控制有關操作。● 產生微命令的速度較快；B、優缺點● 不易修改、擴展指令系統功能。 C、應用場合 用于高速計算機。● 控制器核心結構零亂，不便于檢查和調試。● 設計不規整，設計效率較低；微程序控制基本原理基本思想若干條微命令編制成一條微指令，控制實現一步操作若干條微指令組成一段微程序，解釋執行一條機器指令微程序事先放在控制存儲器中，執行機器指令時再取出CPU的構成引入了程序技術，使設計規整；引入了存儲邏輯，使功能易于擴展。邏輯組成微程序控制基本原理 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲。

8、器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(1)控制存儲器CM功能：存放微程序。CM屬于CPU，不屬于主存儲器。 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(2)微指令寄存器 μIR功能：存放現行微指令。微命令字段：提供一步操作所需的微命令。微地址字段：指明后續微地址的形成方式。提供微地址的給定部分。(微操作控制字段)(順序控制字段) 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(3)微地址形成電路功能：提供兩類微地址。微程序入口地址：由機器指令操作碼形成。后續微地址：由微地址字段、現行微地址、運行狀態等形成。 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(4)微地址寄存。

9、器 μAR功能：存放現行微地址。工作過程 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR 取指微指令(1)取機器指令CM取指微指令μIR控制存儲器 取指微指令微命令字段 微地址字段 譯碼器微命令序列 IR微命令字段譯碼器控制存儲器微命令主存機器指令微命令字段 微地址字段IR 譯碼器微命令序列(2)轉微程序入口IR操作碼微地址形成電路入口μAR微命令字段CM首條微指令 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR 取指微指令控制存儲器 取指微指令微命令字段 微地址字段 譯碼器微命令序列 IR控制存儲器微命令字段 微地址字段 譯碼器微命令序列 微地址形成電路 IR微地址寄存器 微地址形成電路控制存儲器微地址寄存器微命令字段 微地址字段(3)執行首條微指令控制。

10、存儲器 譯碼器μIRμIR譯碼器微命令字段 微地址字段微命令序列微命令操作部件 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR(4)取后續微指令微地址字段現行微地址運行狀態微地址形成電路微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器 微地址形成電路微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器微地址寄存器后續微地址μAR 微地址形成電路控制存儲器CM后續微指令μIR微地址寄存器微命令字段 微地址字段(5)執行后續微指令同(3) 微地址形成電路 IR PSW PC微地址寄存器 μAR控制存儲器CM 譯碼器微命令序列微命令字段 微地址字段μIR微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器 微地址形成電路微命令字段 微地址字段 PSW微地址寄存器微地址寄存器 微地址形成電路微地址寄存器微命令字段 微地址字段(6)返回微程序執行完，返回CM(存放取指微指令的固定單元)。微程序控制器工作過程取指微指令M->IR PC+1->PCIR中的操作碼微地址形成電路該指令的微程序入口地址取出微指令微命令字段 微地址字段譯碼微命令微地址形成電路后繼微地址uIR微程序控制器優缺點1.優點 (1)設計規整，設計效率高；(2)易于修改、擴展指令系統功能；(3)結構規整、簡潔，可靠性高；(4)性價比高。2.缺點 (1)速度慢訪存頻繁轉移較多(2)執行效率不高3.應用范圍 用于速度要求不高、功能較復雜的機器中。特別適用于系列機未充分發揮數據通路本身具有的并行能力。

總結

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