计算机组成 原理 CPU 哈尔滨工业大学 计算机科学与技术学院 刘宏伟 2015/9/16 1 哈尔滨工业大学 刘宏伟 第 4 篇 控制单元 第 4 篇 控制单元 第 9 章 控制单元的功能 9.1 微操作 命令 分析 9.2 控制单元 的 功能 第 10章 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 第 章 控制单元的功能 9.1 微操作 命令的分析 9.2 控制单元的功能 2015/9/16 3 哈尔滨工业大学 刘宏伟 9.1 微操作命令的分析 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 2015/9/16 4 一、取指周期 PC MAR 地址线 1 R M ( MAR ) MDR MDR IR ( PC ) + 1 PC +1 MDR CU MAR PC IR 存储器 CPU 地址总线 数据总线 控制总线 9.1 微操作命令的分析 OP（ IR） CU 2015/9/16 5 二、间址周期 M ( MAR ) MDR 1 R Ad ( IR ) MAR MDR Ad ( IR ) 指令形式地址 MAR 9.1 MDR CU MAR CPU 地址总线 数据总线 控制总线 IR 存储器 2015/9/16 6 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 0 ACC ACC ACC L(ACC) R(ACC), ACC0 ACC0 R(ACC) L(ACC), ACC0 ACCn 0 G 9.1 2015/9/16 7 2. 访存指令 Ad(IR) MAR 1 R M(MAR) MDR (ACC) + (MDR) ACC Ad(IR) MAR 1 W ACC MDR MDR M(MAR) STA X ADD X (2) 存数指令 (1) 加法指令 9.1 2015/9/16 8 (3) 取数指令 Ad ( IR ) MAR 1 R M ( MAR ) MDR MDR ACC 3. 转移指令 (1) 无条件转 (2) 条件转移 Ad ( IR ) PC A0 Ad ( IR ) + A0 ( PC ) PC LDA X JMP X BAN X （负则转） 9.1 2015/9/16 9 4. 三类指令的指令周期 取指周期 执行周期 取指周期 执行周期 取指周期 执行周期 取指周期 间址周期 执行周期 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 取指周期 间址周期 执行周期 间接转移 指令周期 2015/9/16 10 四、中断周期 程序断点存入 “ 0 ” 地址 程序断点 进栈 0 MAR 1 W PC MDR MDR M ( MAR ) 向量地址 PC 0 EINT（ 置“ 0” ） 0 EINT（ 置“ 0” ） 向量地址 PC MDR M ( MAR ) PC MDR 1 W 中断识别程序入口地址 M PC 9.1 ( SP ) 1 MAR 2015/9/16 11