(计算机组成原理)控制器的功能和工作原理

本文深入探讨了控制器在计算机组成原理中的作用,详细分析了执行周期与中断周期的微操作指令序列,包括加法指令和存数指令。同时介绍了控制单元的功能,包括输入输出特性、时钟信号的作用,并讨论了同步控制、异步控制和联合控制等多种控制方式,展示了不同控制方式在指令执行效率和系统设计复杂度上的权衡。

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之前并未详细分析控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令,本文将会深入了解指令周期、机器周期、时钟周期(节拍)与控制信号的关系。

控制单元的功能


微操作命令分析

之前讲解过取值周期、间址周期的微操作指令

(1)执行周期

1.加法指令。加法有太多的不确定性,如操作数可以在寄存器、累加器、主存等,这些微操作命令都是不一样的,以下假设一个前提。

        前提:假设一个操作数在累加器,一个操作数在主存A单元,并且运算结果送至累加器,请写出具体的微操作指令。

        思路:首先从主存中取出数,然后再和累加器ACC的内容相加送入ACC即可。微程序序列如下:

Ad(IR)->MAR                        //将指令的地址码送入主存地址寄存器

1->R                                     //启动存储器读

M(MAR)->MDR                    //将MAR所指的主存单元中的内容(操作数)经数据总线读到MDR,此处可以写成M(MAR)->BUS->MDR,此处可以不添加BUS,但若是总线连接方式,则需要写。

(ACC)+(MDR)->ACC           //给ALU发送加命令,将ACC的内容和MDR相加,结果存入ACC

2.存数指令

前提:假设将上述累加器ACC的结果存于主存A地质单元中。

微程序指令:

Ad(IR)->MAR                       //将指令的地址码送入主存地

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