计算机组成原理第五章第5讲硬布线控制器模板.ppt

《计算机组成原理第五章第5讲硬布线控制器模板.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、硬布线控制器5.5硬布线控制器1、实现方法通过逻辑电路直接连线而产生的，又称为组合逻辑控制方式，由门电路和触发器构成物理布线。2、设计目标使用最少元件（复杂的树形网络）操作速度最高结构复杂不易调试，小的修改需要全盘重新设计布线VLSI与速度需求硬布线控制器的没落和复兴…硬布线控制器结构方框图某一微操作控制信号C是指令操作码译码器输出Im、时序信号（节拍电位Mi，节拍脉冲Tk）和状态条件信号Bj的逻辑函数。5.5硬布线控制器3、逻辑原理（1）逻辑原理图C是输出，作为为微操作控制信号Im为译码器输出Mi为节拍电位Tk为节拍脉冲Bj为状态条件，即反馈信息5.5硬布线控制器（2）指令的执

2、行流程微程序控制器时序信号简单。只需要若干节拍脉冲信号即可。组合逻辑控制器除了节拍脉冲信号外，还需要节拍电位信号。5.5硬布线控制器工作原理当机器加电工作时，某一操作控制信号C在某条特定指令和状态条件下，在某一时序信号的特定节拍电位和节拍脉冲时间间隔中起作用，从而激活这条控制信号线，对执行部件实施控制。5.5硬布线控制器P167图5.29图5.29硬布线控制器的指令周期流程图节拍电位节拍电位若干个节拍脉冲5.5硬布线控制器（3）微操作控制信号的产生在硬布线控制器中，某一微操作控制信号由布尔代数表达式描述的输出函数产生。设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所有机器指令流程图，寻找

3、出产生同一个微操作信号的所有条件，并与适当的节拍电位和节拍脉冲组合，从而写出其布尔代数表达式并进行简化，然后用门电路或可编程器件来实现。5.5硬布线控制器（4）设计步骤①画出指令流程图②列出微操作时间表将指令流程图中的微操作合理地安排到各个机器周期的相应节拍和脉冲中去；微操作时间表形象地表明：什么时间、根据什么条件发出哪些微操作信号。5.5硬布线控制器③进行微操作信号的综合当列出所有指令的微操作时间表之后，需要对它们进行综合分析，把凡是要执行某一微操作的所有条件(哪条指令、哪个机器周期、哪个节拍和脉冲等)都考虑在内，加以分类组合，列出各微操作产生的逻辑表达式，然后加以简化，使逻辑

4、表达式更为合理。5.5硬布线控制器④实现电路根据整理并化简的逻辑表达式组，可以用一系列组合逻辑电路加以实现，加根据逻辑表达式画出逻辑电路图，用逻辑门电路的组合来实现之，也可以直接根据逻辑表达式，用PLA或其他逻辑电路实现。PS.PLA(Programmablelogicarrays)可编程逻辑阵列例3:根据图5.29，写出以下操作控制信号RD（I）、RD（D）、WE（D）、LDPC、LDIR、LDAR、LDDR、PC+1、LDR2的逻辑表达式。其中每个操作控制信号的含义是：RD（I）—指存读命令RD（D）—数存读命令WE（D）——数存写命令LDPC—打入程序计数器LDIR—打入

5、指令寄存器LDAR—打入数存地址寄存器LDDR—打入数据缓冲寄存器PC+1—程序计数器加1LDR2—打入R1寄存器数据通路图RD/WRLDDRLDIRLDPCLDARPC+1图5.29硬布线控制器的指令周期流程图列出微操作时间表（根据数据通路和操作流程图）节拍电位脉冲LDARLDDRLDIRM1T1T2T3ADD、STA、JMP、NOP、CLAT4ADD、STA、JMP、NOP、CLAADD、STA、JMP、NOP、CLAM2T1T2T3T4ADD、STA、JMPM3T1T2T3ADD、STAT4进行微操作信号的综合图5.29中五条指令的微操作控制信号举例。LDAR=M1·T4+

6、M2(ADD+STA+JMP)·T4LDDR=M1·T3+M3(ADD+STA)·T3LDIR=M1·T4其中M1、M2、M3是三个节拍电位信号；T3、T4为时钟周期信号；ADD、STA、JMP是指令OP字段译码器的输出信号。最后给出电路（省略）