计算机组成原理学习（哈工大视频）第九章控制单元的功能

9.1微操作命令分析

完成一条指令分为4 个周期：取指周期，间址周期，执行周期，中断周期
9.1.1取指周期

9.1.2间址周期

9.1.3执行周期
非访存指令：

访存指令：


转移指令：

三类指令的指令周期：

9.1.4中断周期（保存断点，形成中断服务程序的入口地址，关中断），在找中断服务程序的入口地址的方法，使用硬件(向量地址——>PC)，或者软件（中断识别程序入口地址M——>PC）

9.2控制单元的功能（发出各种控制命令，或微指令 ，控制整个计算机系统，包括CPU内部的各个部件，能够协调，稳定，正确，连续的运行）

9.2.1控制单元的外特性

输入信号：
输出信号：

9.2.2控制信号举例
不采用CPU内部总线的方式：

取指周期：C0，C1，C2，C3，C4这些控制信号是由CU产生的

间址周期：C5控制信号直接将间址从MDR转移到MAR

执行周期：ADD实现将内存单元中指定地址的数据和ACC这个寄存器中保存的数据，在控制信号的作用下，做加法操作（由ALU完成），且结果保存在ACC中

采用CPU内部总线方式：



9.2.3多级时序系统
机器周期：所有的指令执行过程中的一个基准时间；
确定机器周期需要考虑的因素：每条指令的执行步骤；每一步骤的所需时间；
基准时间的确定：以完成最复杂的指令功能的时间为准；以访问一次存储器的时间作为基准；若指令字长=存储字长，则取指周期=机器周期
时钟周期（节拍、状态）：一个机器周期内可以完成若干个微操作，每个微操作需要一定的时间，将一个机器周期分为若干分为若干个时间相等的时间段（节拍、状态、时钟周期），时钟周期是控制计算机操作的最小单位时间，用时钟周期控制产生一个或几个（并行）微操作命令
这样一个大的指令周期，被分为几个机器周期，每一机器周期又分成了若干个节拍（时钟周期），节拍是最小的时间单位。

机器周期、节拍（状态）组成多级时序系统；一个指令周期包含了若干个机器周期；一个机器周期包含了若干个时钟周期（节拍）；

9.2.4机器速度和机器主频的关系

控制方式（产生不同微操作命令序列所用的时序控制方式）：
同步控制方式（任一微操作均由统一基准时标（定宽定距的时钟信号）的时序信号控制 ）

采用定长的机器周期（每个机器周期内含有相同的节拍数）：以最长的微操作序列和最复杂的微操作作为标准，这种方法可能造成时间的浪费
采用不定长的机器周期（机器周期内节拍数不等）

采用中央控制和局部控制相结合的方法：

异步控制方式：无基准时标信号；无固定的周期节拍和严格的时钟同步；采用应答方式；
联合控制方式：同步和异步相结合
人工控制方式：Reset；连续和单条指令执行转换开关；符合停机开关