第9章控制單元的組成原理2023(V20)

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合肥學(xué)院計算機組成原理上課課件(含提問答案)

計算組成原機

第理九章控制單元的成組理原2023年3月6日2

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.91控制單元型模制單元控C是UP一部的分計算機無論完成什么任務(wù)，,是在都制單控控制元完下成的CU。向PUC部外發(fā)控制出號信以，令命PUC存儲器與I/和模塊O換交據(jù)數(shù)控制，元也向CPU單部發(fā)內(nèi)送制信控，號以完成存寄間數(shù)據(jù)傳器，送使AUL成指定的完能以功及其內(nèi)他部作操。該模型示了控表單元的輸入和制出信輸之間的號關(guān)系輸。信號入有時序:C:UP的有工作都按所一的定間時關(guān)有序系安。

排指令

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存器寄PUC的控CPU制控的信制

號標(biāo)志

控單制元(CU)來總自控制線信號時序

總線至制信號

控統(tǒng)系總

線9圖-1控制單元型模

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指令寄器:當(dāng)前存指令的操碼-確定作指令成完種何操作。微標(biāo)志：志標(biāo)來定決PCU應(yīng)發(fā)哪出些制控信，號如例對，增“量若為跳0步〞令來說指CU據(jù)零，志標(biāo)否是置位確PC是定否加1來自。系總線的統(tǒng)制控信：系統(tǒng)號的控制線分部向C提U供如，中信號和斷儲器存操的完成作號信等。出輸號信有：CPU的內(nèi)制控號：包括信于用寄放之器傳間送數(shù)和用于據(jù)定A指LU功的兩類能。到制控總線控的信制：有號存器的儲制信控號和I對O/塊模的控信制號這里的。制控信即微操作控號制信，這些號控制信號作二進制為入輸量接送直各個邏到門上輯。如例指令操取作括包步：第一兩將程步計數(shù)序器P的C內(nèi)傳送到主存的容地址存器寄MR;A二第由步存儲器讀一個裝入IR,字并且C增P1。

C

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2MDR

圖9-2個簡單一的據(jù)數(shù)路C1通1C21C910PCCRI7C3CACC6

C4

5C

8控C制信號

1CAMR

C0C4

…ALU志標(biāo)…CU時…鐘控信號制對

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于圖92所-的示據(jù)通數(shù)路構(gòu)，結(jié)U需發(fā)C出面的下微操作制信號控完成來取指工令作。()打1開C各P與位AR各M之間的門位C。0()2一開門個信號以允許ARM內(nèi)容的到送址總地線—C1上。()3個存一儲器的讀控制信號到控送總線上-制CR。-4)一(個允數(shù)據(jù)許線上總的內(nèi)容存入M被D的開門信號RC2(5)。PC內(nèi)對加1容，返并P存控C信制-C號10(6。開啟M)DR和R之間I的控制信門C號。3C是CPUU的中主要最的組成部分，后面探討將U的組成C設(shè)計。和

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對于圖9-所2示的據(jù)通路結(jié)數(shù)構(gòu)CU,發(fā)出需下面的微作操控信號來制完取指令成作工(1)開啟PC。各位與ARM位各之的門C0。間()一個開門信號以允2許MA的R內(nèi)送到地容總址上線C1—。()一個存3器儲讀控制的號信送控制總到上--線RC。(4)一允個數(shù)據(jù)總許線上的容內(nèi)被入MD存R的門信號開2。C()對P5內(nèi)容C加，并返存PC1控信號制-1C。0(6)開打MRDI和之間R的門制控號C信3CU是CP。中U最主的的組要成部分,面后探討C將的U組成設(shè)和計。

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ADDX的控@制-指C取31DMC

R2CM5ARC21ACCC6C0lckUCC4lafgC7ALULUAop8CC1C91PCC10IC3

RC1C013~、ALoUp

C0、1、C2、C3、C4C

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DAD@X的控制-間址C3M1DRC2C5MRAC12ACCCC06clkUCC4falg7CLAAULUpoC811

C9CPCC10RIC3C

1C~013、AULopC5、C、C1、23,得到EAC

A

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D@DX控制的執(zhí)行C13-MDRC2C5MARC1ACCC260ClckCC4UflagC7ALALUUoCp8C1C19PCC10RIC3

1

CC~10、3ALUop取數(shù):5C、C1C2、算：C計、C67寫回：8C

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92.令執(zhí)行指的程中過操作PC的AR→PC+1P→CAR→AUB→RSM→ABUDSD→RDRIR→I(A)→RCPNexctmoamnd

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.9.21計機的算體結(jié)構(gòu)圖總93為-簡單計算一機的總結(jié)構(gòu)，體要主數(shù)據(jù)是通路結(jié)構(gòu)假設(shè)機。字器長16,位采單總線結(jié)構(gòu)用CPU、,主和外設(shè)都掛在總存線。上1.件部置設(shè)1CP)U運算部件①LU-A/算邏單L元T-存暫器LA鎖-存器②

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寄的組存織16位()0R~7-R編可程寄器，S存-源R操作數(shù)寄放器Z、Y-,暫器(指令存行執(zhí)過暫存程據(jù)數(shù)),PC-程序數(shù)器計M,A-R存儲地址器存寄，器MR-存D儲緩沖器存器寄I,-R指令寄放器。③制單控(元C)輸入有U令指譯碼器和序時輸出，為操微作制信控，號向各個引制點控。)主存儲器2按字編址字，長16位容量6,4WK接收。UC來的RD/WR,送存儲完成操作器為CPU回復(fù)M后O信C號。3)總總線由線6位數(shù)1線，1據(jù)位地6址和若線位干控制線組成不僅。CP與主存之間U換信息交通過要總，而線且CU內(nèi)部信P傳送息也通過要線總成。完中圖←示表息信送方向。傳

單總

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線PU結(jié)C構(gòu)單總線CU結(jié)構(gòu)PPCU

控信制號指令譯碼/控制器IRCP基本構(gòu)成基本構(gòu)成：控制：,器運器，控算制，運器器算，存寄器寄放器，數(shù)，通據(jù)路存寄儲存的類器：型存寄的類型器器：令寄放指(器IR)指令存寄(器IR)程計序器數(shù)P()C程序計器數(shù)(C)數(shù)據(jù)寄P器存MD(R)據(jù)寄數(shù)存(器DR)M地址寄放器MAR()地寄放址(M器R)狀A(yù)態(tài)存寄(器RS)狀寄態(tài)存器SR)(用通存寄器R(i)用通存器(寄iR)用不戶可暫存見(器、ZY)用戶可見暫存器不(據(jù)數(shù)路：通數(shù)通據(jù)：路單線結(jié)構(gòu)總地址總線AMMDRR數(shù)據(jù)線總..R0.n-1RYA

ALBURZ單S線總CPU結(jié)構(gòu)

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2各類信.息傳送路的徑令的指執(zhí)行本上可以基歸信為的傳送息控制即(或流指流)和令據(jù)流二大信數(shù)流。息(1)指令→MMRDB→S→UIR(2地址)1指)令址：PC地B→U→SMAR2)數(shù)據(jù)地址：操作數(shù)址與地轉(zhuǎn)地址移根據(jù)不尋同方址的要式?jīng)Q求。如定寄為的間存接址尋。將指則定寄器的內(nèi)容存()→BRS→UMAR。3數(shù)據(jù))寄器存→存器寄：經(jīng)線直總接送寄放傳→器存儲：Ri→BU器SMD→R→存M器→儲存器：M→M寄R→BDSURi→3.置設(shè)的微操作控信號制微(令)命下圖出的控標(biāo)信制，號為微操即作制信號控，它實控際制

數(shù)據(jù)路通的中數(shù)據(jù)流指和令的流向。這流控制信號些本在上質(zhì)是制數(shù)據(jù)控路的各通控個制門的開打或關(guān)，ALU的閉際操作實能功、寄器接存數(shù)據(jù)收制、控存的讀或?qū)懼髁畹让?/p>

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主基本機組成

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主機本組基成PC→RAPC→USLBDRA

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主基本機組成REDAMMEAR→ABUSD