组成原理(十六):组合逻辑设计
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哈工大《计算机组成原理》
控制单元设计:
- 组合逻辑设计
- 微程序设计
1.组合逻辑控制单元框图
1.1 CU外特性
- T0~Tm:节拍信号
- IR:指令寄存器,操作码进行译码
0~2^n-1
:只会有一个有效C0~C1
:控制信号,可以有多个同时有效(一个节拍中)
1.2 节拍信号
- 这里每个机器周期包含四个时钟周期(节拍)
2.微操作节拍安排
假设前提:
-
采用同步控制方式
-
一个机器周期内有3个节拍(时钟周期)
- 需要具体分析,不同机器,控制信号灯
-
CPU 内部结构采用非总线结构:
2.1 安排微操作时序的原则
- 微操作先后顺序不能随意更改
- 被控对象不同的微操作可以并行,尽量安排在一个节拍内完成
- 占用时间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
2.2 取指周期 微操作节拍安排
将取指周期的各个指令微操作安排进节拍中(假定配置,3个节拍)
2.3 间址周期 节拍安排
2.4 执行周期 节拍安排
1. 非访存指令
-
CLA:累加清除器
-
COM:取反
-
SHR:算术右移
-
CSL:循环左移
-
STP:停机指令
-
可以放在任意的时钟周期中
2. 访存指令
- ADD X:加法指令
- STA X:存储指令(累加器—>存储器)
- LDA X:读取指令(存储器—>累加器)
3. 转移指令
- JMP X:无条件转移
- BAN X:分支指令,条件转译
2.5 中断周期 节拍安排
保存断点,形成中断服务程序入口地址,关中断
3.组合逻辑设计步骤
1. 列出操作时间表
取指:
间址:
执行:
2. 写出微操作命令最简洁表达式
哪些条件(指令)下执行了该微操作
3. 画出微操作命令逻辑图
数字逻辑:
- 硬连方式,速度很快