文檔介紹：

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第６章 控制器

６.1 控制器的功能與組成概述

６.2 硬連線控制器

６.3　微程序的控制器部件

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6.1 控制器功能與組成

馮. 諾依曼結構的計算機

“存儲程序”計算機，設置內存，存放程序和數據，

在程序運行之前將程序調入內存，然后執行程序。

計算機的功能是執行程序

程序是具有一定功能依次排列起來的指令序列

計算機執行程序的基本過程

從程序首地址開始執行第一條指令

分步執行每一條指令，并形成下一條待執行指令地址

自動地連續執行指令，直到程序的最后一條指令

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1. 控制器功能與控制過程

(1) 能夠正確自動連續執行指令

按程序中設定的指令次序執行

(2) 能夠正確分步完成每一條指令功能

取指令 → 分析指令 → 執行指令

(3) 能夠在執行程序的過程中響應并處理中斷

使計算機得以更有效的地兼顧多項工作

控制器的作用，就是向計算機各功能部件 (運算器、存儲器、總線、輸入輸出設備的接口，也包括控制器本身) 提供執行每一條指令所需要的控制信號。

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2.控制器的組成

① 程序計數器 PC

存放指令地址，有 增量 或 接收新值的功能

② 指令寄存器 IR

存放指令內容：操作碼與操作數地址

③ 指令執行步驟標記線路(譯碼器或微程序控制器、時序電路)

指明每條指令執行步驟和次序

④ 控制信號產生線路(時序控制電路)

給出計算機各功能部件協同運行所需要的全部控制信號

主脈沖源與啟停控制線路

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3. 兩種不同類型的控制器

根據控制信號的方式，有兩種不同類型的控制器：

(1)硬連線控制器(組合邏輯控制器)：

采用組合邏輯線路、依據指令及其執行步驟直接產生控制信號。

(2)微程序控制器：

采用存儲器電路把控制信號存儲起來，依據指令執行的步驟讀出要用到的信號(多個信號組合)。

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6.2.1 硬連線控制器組成與運行原理

1.控制器組成

由程序計數器PC、指令寄存器IR、(譯碼器)節拍發生器Timer 和 控制信號產生部件CU 等4 部分組成

PC: 提后續指令地址，

IR 保存指令，

Timer 給出指令執行步驟的編碼(時序)，

控制信號產生部件依據指令內容(在IR中)和操作步驟(Timer 提供)，產生控制各部件所需要的控制信號。

6.2.1 硬連線控制器

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2. 指令執行步驟標記:節拍發生器

在執行指令時，指令周期一般劃分幾個執行步驟,稱為機器周期，一個機器周期由幾個時鐘周期組成。實現指令周期控制的電路稱為時序電路，也稱為節拍發生器(Timer/Timing)。

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(1)劃分指令執行步驟，

(2)確定各步驟應執行的功能和步驟之間的銜接關系

(3)確定各部件完成這些功能所需要的控制信號，

(4)發控制信號。

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總結

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