组合逻辑设计 @

组合逻辑控制单元框图 @

CU 外特性 @

CU 发出控制信号，信号之间有先后关系，节拍发生器产生的节拍作为 CU 的输入，节拍发生器外接入 CLK(机器主频)，产生多个节拍信号，每个节拍信号的起始端,CU 会产生命令，IR 的指令的操作码部分需要译码，n 位操作码可以译码出 $2^n$ 个结果。

节拍信号 @

微操作的节拍安排 @

采用同步控制方式，也就是有一个统一的时钟信号来控制各个部件之间的交互，假设我们所设计一个机器周期内有三个节拍(时钟周期)，并且 CPU 内部结构采用非总线方式。

安排微操作时许的原则 @

  1. 微操作的先后顺序不得随意更改
  2. 被控对象不同的微操作尽量安排在一个节拍内完成
  3. 占用时间较短的微操作，尽量安排在一个节拍内完成，并允许有先后顺序

取指周期微操作的节拍安排 @

  • $T_0$，不同的微操作可以安排在一个周期内完成

    • PC->MAR
    • 1->R

  • $T_1$，同样按照原则二

    • M(MAR)->MDR
    • (PC)+1->PC

  • $T2$，两个微操作占用时间较短，一个微操作可在时钟周期的上升沿，一个在下降沿完成

    • MDR->IR
    • OP(IR)->ID

间址周期微操作的节拍安排 @

  • $T_0$
    • Ad(IR)->MAR
    • 1->R
  • $T_1$
    • M(MAR)->MDR
  • $T_2$
    • MDR->Ad(IR)

执行周期微操作的节拍安排 @

  1. CLA(对累加器进行清零)，$T_2$: 0->AC

  2. COM(对累加器的内容按位取反)，$T_2$: AC(取反)->AC

  3. SHR(AC 当中保存的内容右移)，$T_2$: L(AC)->R(AC),$AC_0−>AC_0$

  4. CSL(循环左移)，$T_2$: R(AC)->L(AC),$AC_0−>AC_n$

  5. STP(停机命令)，$T_2$: 0-G

  6. ADD X(将 X 寄存器保存的内容和 AC 的内容相加)

    • $T_0$，Ad(IR)->MAR
    • $T_1$，M(MAR)->MDR
    • $T_2$，(AC)+(MDR)->AC

  7. STA X(将 AC 的数据存入 X 中)

    • $T_0$，Ad(IR)->MAR
    • $T_1$，AC->MDR
    • $T_2$，MDR->M(MAR)

  8. LDA X(将 X 中的数据取出送入 CPU 并且保存进 AC)

    • $T_0$，Ad(IR)->MAR
    • $T_1$，M(MAR)->MDR
    • $T_2$，MDR->AC

  9. JMP X(跳转到给定的地址)，$T_2$: MDR->AC

中断周期微操作的节拍安排 @

  • $T_0$: 0->MAR; 1->W
  • $T_1$: PC->MDR
  • $T_2$: MDR->M(MAR);向量地址->PC

组合逻辑设计步骤 @

列出操作时间表 @

写出微操作命令的最简表达式 @

画出逻辑图 @

思路清晰，简单明了

庞杂，调试困难，修改困难

速度快(RISC)