16_Control Unit.ppt

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1、WilliamStallingsComputerOrganizationandArchitecture7thEditionChapter16ControlUnitOperationMicro-OperationsAcomputerexecutesaprogramFetch/executecycleEachcyclehasanumberofstepsseepipeliningCalledmicro-operationsEachstepdoesverylittleAtomicoperationofCPUFetch-4RegistersMemoryAddressRegister(MAR

2、)ConnectedtoaddressbusSpecifiesaddressforreadorwriteopMemoryBufferRegister(MBR)ConnectedtodatabusHoldsdatatowriteorlastdatareadProgramCounter(PC)HoldsaddressofnextinstructiontobefetchedInstructionRegister(IR)HoldslastinstructionfetchedFetchSequenceAddressofnextinstructionisinPCAddress(AR)isplace

3、donaddressbusControlunitissuesREADcommandResult(datafrommemory)appearsondatabusPCincrementedby1(inparallelwithdatafetchfrommemory)Data(instruction)movedtoIR指令执行过程指令执行过程举例：加法指令：oprs,rdrs1imm(disp)(rs)+主存数据→rdrs1+disp取指：存储器→DB→IR→分析指令PC→ABADSW/R#=0M/IO#DB→IRPC+1计算机数据地址：产生有效地址→ARrs→GR(rs)→ALUdisp

4、→ALU+ALU→AR到存储器取数AR→ABADSW/R#=0M/IO#=1DB→DR加法运算rs→GR(rs)→ALUDR→ALU+rd→GRALU→rd控制信号一览表序号控制信号序号控制信号1PCAB13+2ALUPC14－3PC+115∧4imm(disp)ALU16∨5DBIR17ALUGR6DBDR18ALUDR7DRDB19ALUAR8rs1GR20ARAB9rs,rdGR21ADS10(rs1)GR22M/IO#11(rs)ALU23W/R#12DRALUJMP（rs1）+DispLOAD(rs1)+disp单元取数→rs3.Storer

5、s→(rs1)+Disp内存单元JMP（rs1）+Disp1.取指PC→ABADS#W/R#=0M/IO#=1DB→IRPC+1101010000000000000001102.计算机转移地址8104+132rs1→GR(rs1)→ALUDisp→ALUALU→PC010100010100100000000××LOAD(rs1)+disp单元取数→rs1.取指2.计算地址81041319rs1→GR(rs1)→ALUdisp→ALU+ALU→AR000100010100100000100××3.取数202123226AR→ABADS#W/R#=0M/IO#=1DB→DR00000100

6、0000000000011104.数→rs9121317rs→GRDR→ALUdisp(0)→ALU+ALU→GR000000001001100010000××Storers→(rs1)+Disp内存单元1.取指2.计算地址81041319rs→GR(rs1)→ALUDisp→ALU+ALU→AR000100010100100000100××3.存数rs→DR9111318rs→GR(rs)→ALUdisp(0)→ALU+ALU→DR000000001010100001000××4.DR→内存720212223DR→DBAR→ABADS#M/IO#=1W/R#=100000010000

7、000000001111微程序控制计算机的基本工作原理微程序控制的基本概念微操作：一条指令的功能是通过按一定次序执行一系列基本操作完成的。微指令：由同时发出的控制信号所执行的一组微操作。微命令：组成微指令的微操作微程序：微指令序列的集合控制存储器：存放微程序→ROM控制命令下一条微指令地址实现微程序控制的基本原理1.控制信号加法指令：每个控制信号一个控制位微指令格式：控制字段

8、下址字段2.微程序控制器微程序设计技术控制字段编译法：1.直接控制法