Qin darkstone
控制器的功能和工作原理

控制器的功能和工作原理

控制器的功能和工作原理

  • 取指令阶段完成的任务是将现行指令从主存中取出并送至指令寄存器,这个操作是公共的,是每条指令都要进行的,与具体的指令无关,所以不需要操作码的控制

  • CU输入的信号来源

    • 经指令译码器产生的指令信息
    • 时序系统产生的机器周期信号和节拍信号
    • 来自执行单元的反馈信息即标志
      • 前两者是主要因素
  • 执行公用的取指微程序从主存中取出机器指令后

    • 由机器指令的操作码字段指出各个微程序的入口地址(初始微地址)。
  • 注意区分题目中所给的指令与微指令的说法区别,注意细节

  • 指令周期是从一条指令启动到下一条指令启动的间隔时间

    • 而 CPU 周期是机器周期,是指令执行中每步操作所需的时间

  • 微程序控制器与硬布线控制器的时序系统

    • 硬布线控制器需要结合各微操作的节拍安排,综合分析,写出逻辑表达式,再设计成逻辑电路图,因此时序系统比较复杂
    • 而微程序只需按照节拍的安排,顺序执行微指令,因此比较简单。
  • 微处理器是相对于一些大型处理器而言的,与微程序控制器没有必然联系。

    • 不管是采用微程序控制器,还是采用硬布线控制器,微机的 CPU 都是微处理器
  • 由于每条微指令执行时所发出的控制信号是事先设计好的,不需要改变,控制存储器用来存放实现指令系统的所有微指令

    • 因此存放所有控制信号的存储器为 ROM
  • 微程序控制存储器用来存放微程序,是微程序控制器的核心部件,属于CPU的一部分

  • 微指令计数器决定的是微指令执行顺序

  • 时钟脉冲信号的宽度称为时钟周期,时钟周期是 CPU工作的最小时间单位,时钟周期的倒数为机器主频

    • 时钟脉冲信号是由机器脉冲源发出的脉冲信号经整形和分频后形成的,时钟周期以相邻状态单元间组合逻辑电路的最大延迟为基准确定。
    • 指令周期由若干机器周期来表示, 一个机器周期又包含若干时钟周期,只有在理想情况下的流水线 CPU 中,才可能实现每个时钟周期开始执行一条新指令
Author:Qin darkstone
Link:https://qindarkstone.github.io/2023/07/29/408/计算机组成原理要点/中央处理器/控制器的功能和工作原理/
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