计算机组成原理(4)-中央处理器CPU-时序信号

本文详细介绍了计算机中央处理器CPU中的时序信号,包括电位-脉冲制、取指周期和执行周期的区别,以及CPU周期内的小段划分。同时,探讨了硬布线控制器和微程序控制器中的时序信号体制。此外,还阐述了时序信号产生器的组成,如时钟源、环形脉冲发生器、节拍脉冲和存储器读/写时序、启停控制逻辑。最后,讨论了同步控制、异步控制和联合控制三种不同的控制方式及其应用场景。

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时序产生器和控制方式

时序信号:一个用来确定时段执行哪些微操作的标志。就好比我们每天按时吃饭按时上学的时间的规定。

1.组成计算机硬件的器件特性决定了时序信号最基本的体制是电位-脉冲制

2.取指周期和执行周期发生了什么?

从时间上来说,取指令事件发生在指令周期的第一CPU周期中,即发生在“取指令”阶段,而取数据事件发生在“执行指令”阶段。

从空间上来说,如果取出的代码是指令,那么一定送往指令指令寄存器,如果取出的代码是数据,那么一定送往运算器

3.在一个CPU周期中,又把时间分为若干个小段。

4.操作控制器发出的各种控制信号都是时间因素(时序信号)和空间因素(部件因素)的函数。

例子:当实现寄存器之间的数据传送时,数据加在触发器的电位输入端,而打入数据的控制信号加在触发器的时钟输入端。电位的高低,表示数据是1还是0,而且要求打入数据的控制信号到来之前,电位信号必须已稳定。这是因为,只有电位信号先建立,打入到寄存器中的数据才是可靠的。当然,计算机中有些部件,如算术逻辑运算单元ALU只用电位信号工作就可以了。但是尽管如此,运算结果如此,运算结果还是要送入通用寄存器,所以最终还是需要脉冲信号来配合。

5.在硬布线控制器中,时序信号往往采用主状态周期-节拍电位-节拍脉冲三级体制。

5-1一个节拍电位表示一个CPU周期的时间,它表示了一个较大的时间单位;

5-2在一个节拍电位中又包含若干个节拍脉冲,以表示较小的时间单位;

5-3主状态周期可包含若干个节拍电位,所以它是最大的时间单位。

6.在

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