计算机组成原理之控制器

控制器

指令系统

名词解释：

指令系统：一台计算机可分为两个部件：控制部件和执行部件；其中控制器为控制部件，而其他的运算器、存储器、外围输入输出设备相对于控制器来说就是执行部件。

微命令：控制器通过控制总线向执行部件发送的各种控制命令。

微操作：执行部件接受微命令之后所进行的相应操作。

微指令：一组实现一定功能的微命令的组合，属于硬件。

机器指令：一组可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算的微指令的组合，与硬件紧密相连。

宏指令：由若干条机器指令组成的软件指令，属于软件。

指令系统：一台计算机中所有机器指令的集合，它是表征一台计算机性能的重要因素。

指令格式

操作码：指出指令所进行的操作。

地址码：表示参与运算的数据应从寄存器的哪个单元取，运算的结果应存到哪个单元。

 

指令按字长进行划分：

单字长指令：指令字长等于机器字长度

半字长指令：指令字长等于半个机器字长度

双字长指令：指令字长等于两个机器字长度

多字长指令：指令字长等于多个机器字长度

 

指令按地址码的个数进行分类：

三地址指令：指令中由三个地址

二地址指令：指令中有两个地址（常用）

一地址指令：指令中有一个地址（跳转指令）

零地址指令：指令中没有地址（停机指令）

指令和数据的寻址方式

指令寻址的两种方式：

顺序寻址：CPU内部的指令计数器PC，每执行一条指令之后其值自动加1，指向下一条欲执行指令的指令地址。

跳跃寻址：将下一条待执行指令的地址送入PC，使PC指向新的内存地址

 

操作数的基本寻址方式：

隐含寻址：指令中只有操作数

立即数寻址：地址码部分的形式地址字段就是操作数

直接寻址：地址码部分的形式地址字段指向操作数在内存的有效地址

间接寻址：地址码部分的形式地址字段指向的内存地址中的内容是是操作数的有效地址

寄存器寻址：地址码部分的形式地址字段是存放操作数寄存器编号

寄存器间接寻址：地址码部分的形式地址字段是指向的寄存器存放操作数的有效地址

偏移寻址：

       相对偏移寻址：地址码部分的形式地址字段和PC寄存器中的内容相加的结果是存放操作数的有效地址。

       基址寻址方式：地址码部分的形式地址字段和BR基址寄存器中的内容相加的结果是存放操作数的有效地址。

       变址寻址方式：地址码部分的形式地址字段和IX变址寄存器中的内容相加的结果是存放操作数的有效地址。

 

指令周期

指令周期可分为两个：取指周期和执行周期。

取指周期做取指令操作和译码操作，执行周期按指令进行相应的操作。

四个时钟周期是一个机器周期，一个指令周期至少包含两个机器周期（非访存指令两个、访存指令三个及以上）。

 

时序控制器

四个时钟周期是一个机器周期，一个指令周期至少包含两个机器周期

 

微程序控制器

       微地址的形成方法：

计数器方式、多路转移方式

附：图片截取自胡老师的授课PPT