1、第 章控制单元的功能 1 9 1操作命令的分析 完成一条指令分4个工作周期 取指周期 间址周期 执行周期 中断周期 2 一 取指周期 9 1操作命令的分析 3 二 间址周期 9 1 4 三 执行周期 1 非访存指令 1 CLA清A 2 COM取反 4 CSL循环左移 3 SHR算术右移 5 STP停机指令 9 1 5 2 访存指令 STAX ADDX 2 存数指令 1 加法指令 9 1 6 3 取数指令 3 转移指令 1 无条件转 2 条件转移 LDAX JMPX BANX 负则转 9 1 7 4 三类指令的指令周期 非访存指令周期 直接访存指令周期 间接访存指令周期 转移指令周期 9 1 间
2、接转移指令周期 8 四 中断周期 程序断点存入 0 地址 程序断点进栈 9 1 9 9 2控制单元的功能 一 控制单元的外特性 时钟 标志 CPU内部的控制信号 到系统总线的控制信号 来自系统总线的控制信号 10 1 输入信号 1 时钟 2 指令寄存器 4 外来信号 3 标志 CU受时钟控制 控制信号与操作码有关 CU受标志控制 INTR中断请求 HRQ总线请求 一个时钟脉冲 发一个操作命令或一组需同时执行的操作命令 如 9 2 11 2 输出信号 1 CPU内的各种控制信号 2 送至控制总线的信号 INTA HLDA 访存控制信号 访IO 存储器的控制信号 读命令 写命令 中断响应信号 总线
3、响应信号 9 2 12 二 控制信号举例 PC IR AC CU 时钟 ALU 控制信号 标志 控制信号 取指周期 以ADD X为例 PC IR CU 9 2 1 不采用CPU内部总线的方式 PC PC PC MDR MAR MDR MAR 13 二 控制信号举例 1 不采用CPU内部总线的方式 ADD X间址周期 9 2 MDR MDR MAR 14 二 控制信号举例 1 不采用CPU内部总线的方式 ADD X执行周期 AC ALU 9 2 MDR MAR MDR 15 1 ADD X取指周期 PC MDR OP IR 控制信号 控制信号 2 采用CPU内部总线方式 MAR MDR IR C
4、U 9 2 16 2 ADD X间址周期 MDR MDR MDR IR MAR 9 2 17 3 ADD X执行周期 MDR Z AC AC Y MAR MDR Y ALU AC Z ALU 9 2 18 三 多级时序系统 1 机器周期 1 机器周期的概念 2 确定机器周期需考虑的因素 3 基准时间的确定 所有指令执行过程中的一个基准时间 每条指令的执行步骤 每一步骤所需的时间 以完成最复杂指令功能的时间为准 以访问一次存储器的时间为基准 若指令字长 存储字长 取指周期 机器周期 9 2 19 2 时钟周期 节拍 状态 一个机器周期内可完成若干个微操作 每个微操作需一定的时间 时钟周期是控制计
5、算机操作的最小单位时间 将一个机器周期分成若干个时间相等的时间段 节拍 状态 时钟周期 9 2 用时钟周期控制产生一个或几个微操作命令 20 CLK T0 T1 T2 T3 2 时钟周期 节拍 状态 9 2 21 3 多级时序系统 机器周期 节拍 状态 组成多级时序系统 一个指令周期包含若干个机器周期 一个机器周期包含若干个时钟周期 CLK 节拍 状态 节拍 状态 9 2 22 4 机器速度与机器主频的关系 机器的主频f越快机器的速度也越快 在机器周期所含时钟周期数相同的前提下 两机平均指令执行速度之比等于两机主频之比 机器速度不仅与主频有关 还与机器周期中所含时钟周期 主频的倒数 数以及指令
6、周期中所含的机器周期数有关 9 2 23 四 控制方式 产生不同微操作命令序列所用的时序控制方式 1 同步控制方式 任一微操作均由统一基准时标的时序信号控制 CLK 1 采用定长的机器周期 以最长的微操作序列和最繁的微操作作为标准 9 2 机器周期内节拍数相同 24 2 采用不定长的机器周期 节拍 状态 9 2 机器周期内节拍数不等 25 3 采用中央控制和局部控制相结合的方法 9 2 局部控制的节拍宽度与中央控制的节拍宽度一致 26 2 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 3 联合控制方式 4 人工控制方式 1 Reset 2 连续和单条指令执行转换
7、开关 3 符合停机开关 同步与异步相结合 9 2 27 五 多级时序系统实例分析 1 8085的组成 9 2 28 2 8085的外部引脚 1 地址和数据信号 2 定时和控制信号 3 存储器和I O初始化 A15 A8AD7 AD0 SIDSOD 入X1X2 入HOLDReady 出HLDA 9 2 29 4 与中断有关的信号 5 CPU初始化 6 电源和地 出INTA Trap重新启动中断 出Resetout VCC 5V VSS地 9 2 30 3 机器周期和节拍 状态 与控制信号的关系 9 2 31 小结 每个控制信号在指定机器周期的指定节拍T时刻发出 机器周期M1取指令操作码 机器周期M2取设备地址 机器周期M3执行ACC的内容写入设备 以一条输出指令 I O写 为例 9 2 32
