哈尔滨工业大学：《计算机组成原理》第九章 控制单元的功能

第九章控制单元的功能 91操作命令的分析 92控制单元的功能

第九章 控制单元的功能 9.1 操作命令的分析 9.2 控制单元的功能

9.2控制单元的功能 、控制单元的外特性 指令寄存器 4CPU内部的控制信号 标志 控制单元 到系统总线的控制信号 系统总线 CU 时钟 来自系统总线的控制信号

9.2 控制单元的功能 一、控制单元的外特性 指令寄存器 控制单元 CU … 时钟 标志 CPU 内部的控制信号 到系统总线的控制信号 来自系统总线的控制信号 系 统 总 线

1.输入信号 92 (1)时钟 CU受时钟控制 个时钟脉冲 发一个操作命令或一组需同时执行的操作命令 (2)指令寄存器OP(I)→CU 控制信号与操作码有关 (3)标志 CU受标志控制 (4)外来信号 如INTR中断请求 HRQ总线请求

1. 输入信号 (1) 时钟 (2) 指令寄存器 (4) 外来信号 (3) 标志 CU 受时钟控制 控制信号 与操作码有关 OP ( IR ) CU CU 受标志控制 INTR 中断请求 HRQ 总线请求 一个时钟脉冲 发一个操作命令或一组需同时执行的操作命令 如 9.2

2.输出信号 92 (1)CPU内的各种控制信号 R R (PC)+1→PC ALU+、一、与、或 (2)送至控制总线的信号 MREQ 访存控制信号 IOMM 访IO/存储器的控制信号 RD 读命令 WR 写命令 INTA 中断响应信号 HLDA 总线响应信号

2. 输出信号 (1) CPU 内的各种控制信号 (2) 送至控制总线的信号 Ri Rj (PC) + 1 PC INTA HLDA 访存控制信号 访 IO/ 存储器的控制信号 读命令 写命令 中断响应信号 总线响应信号 MREQ IO/M RD WR ALU ＋、－、与、或 …… 9.2

控制信号举例 92 1.不采用CPU内部总线的方式 以ADD@X为例 取指周期 R AC PC IR 控制 M ALU上信号 CU:标志 R 时钟」控制信号

二、控制信号举例 PC IR AC CU 时钟 ALU M D R M A R … … … 控制信号 标志 控制 信号 C0 C1 C2 C3 C4 取指周期 以 ADD @ X 为例 M D R PC M A R IR CU 9.2 1. 不采用 CPU 内部总线的方式

控制信号举例 92 1.不采用CPU内部总线的方式 ADD@X间址周期 MDR AC PC IR 控制 ALU上信号 AR CU[:标志 时钟」控制信号

二、控制信号举例 1. 不采用 CPU 内部总线的方式 PC IR AC CU 时钟 ALU M D R M A R … … … 控制信号 标志 控制 C1 信号 C2 C3 C5 ADD @ X 间址周期 M D R M A R M D R IR 9.2

二、控制信号举例 92 1.不采用CPU内部总线的方式 ADD@X执行周期 R AC PC IR ALU广:控制 M 信号 AR CU[:标志 时钟」控制信号

PC IR AC CU 时钟 ALU M D R M A R … … … 控制信号 标志 控制 信号 二、控制信号举例 1. 不采用 CPU 内部总线的方式 C1 C2 C5 ADD @ X 执行周期 C7 C6 C8 M A R AC ALU M D R … 控制 信号 9.2

2.采用CPU内部总线方式控制号 92 (1)ADD@x取指周期时钟 CU IR IR PC→→MAR→地址线 PCo MARi PC ↓PCo CPU CU发读命令1一R地址线 MAR MAR 数据线→MDR 数据线 MDR 内部总线 MDRo MDR→RR MDRo R AC OP (R) (PC)+1→PC 控制信号:ALU

MDR CU (1) ADD @ X 取指周期 • PC • CU 发读命令 1 R • MDR • OP（IR） • （PC）+ 1 PC IR PC MAR AC Y ALU Z … 控制信号 IRi IRi PCO PCO MARi MARi MDRO MDRO … • 数据线 数据线 控制信号 CPU 内 部 总 线 时钟 2. 采用 CPU 内部总线方式 地址线 MAR 地址线 MDR IR CU 9.2 IR PC MDR MAR CU IR

控制信号 (2)ADD@x间址周期 92 时钟 形式地址→MAR IR IR MDR→→MAR→地址线 PC MDRO MAR CPU MAR 1→R 地址线 MAR 数据线→MDR 数据线 MDR 内部总线 MDRo MDR→IR AC MDRo IR Y 有效地址→Ad(IR) 控制信号ALU Z

(2) ADD @ X 间址周期 • MDR • 1 R • MDR 有效地址 Ad（IR） MDRO MDRO • 数据线 数据线 时钟 CU IR PC MAR MDR AC Y ALU Z … 控制信号 … 控制信号 CPU 内 部 总 MDR 线 IR MARi MARi 地址线 MAR 地址线 IRi IRi MAR MDR IR MDRO MDRO 形式地址 MAR 9.2

控制信号 (3)ADD@X执行周期 92 时钟 MDR→MAR→→地址线 MDRo MAR IR 1→R CPU 数据线→MDR 地址线←M MAR IAR 内 MDR一Y→ALU 部 MDRo Y 数据线 MDR MDRo 线 AC→ALU AC ACo ALUi AC ↓ACo Y (AC)+(Y)一Z Z→AC 控制信号 ALU ALU AC Z

时钟 CU IR PC MAR MDR AC Y ALU Z … 控制信号 CPU 内 部 总 MDRO 线 MDRO (3) ADD @ X 执行周期 • 1 R • MDR • Z • AC •（AC）+（Y） • MDR 控制信号 … MAR MDR 地址线 地址线 • 数据线 数据线 MAR MDR Y MDRO MDROO Yi Yi Y ALU AC AC O ALU ACO i ALUi AC ALU Z Z ZO ZO ACi ACi AC MARi MARi ALU AC 9.2