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[導讀]操作控制器的功能就是根據(jù)指令操作碼和時序信號,產(chǎn)生各種操作控制信號,以便正確地建立數(shù)據(jù)通路,從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。

CPU控制器的5個組成部分之一。CPU內(nèi)的每個功能部件都完成一定的特定功能。然而信息怎樣才能在各部件之間傳送呢?也就是說,數(shù)據(jù)的流動是由什么部件控制的呢? 通常把許多數(shù)字部件之間傳送信息的通路稱為“數(shù)據(jù)通路”。信息從什么地方開始,中間經(jīng)過哪個寄存器或多路開關,最后傳到哪個寄存器,都要加以控制。在各寄存器之間建立數(shù)據(jù)通路的任務,是由稱為“操作控制器”的部件來完成的。操作控制器OC中主要有節(jié)拍脈沖發(fā)生器、控制矩陣、時鐘脈沖發(fā)生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。這幾個部件對微處理器設計人員來說很關鍵,但微處理器用戶卻可以不必過多關心。

操作控制器與控制單元

控制總線主要用來傳送控制信號和時序信號??刂菩盘栔?,有的是微處理器送往存儲器和輸入輸出設備接口電路的,比如:讀/寫信號、片選信號、中斷響應信號等;也有是其它部件反饋給CPU的,比如:中斷申請信號、復位信號、總線請求信號、設備就緒信號等。

既然指令可以存入CPU,而且有相應指令來完成運算前的準備工作,背后自然有一個扮演推動作用的角色——它便是負責整個處理過程的操作控制器。根據(jù)來自譯碼單元的指令,它會生成控制信號,告訴運算邏輯單元(ALU)和寄存器如何運算、對什么進行運算以及對結(jié)果進行怎樣的處理。控制單元是整個CPU的指揮控制中心,由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令譯碼器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等,對協(xié)調(diào)整個電腦有序工作極為重要。它根據(jù)用戶預先編好的程序,依次從存儲器中取出各條指令,放在指令寄存器IR中,通過指令譯碼(分析)確定應該進行什么操作,然后通過操作控制器OC,按確定的時序,向相應的部件發(fā)出微操作控制信號。操作控制器OC中主要包括節(jié)拍脈沖發(fā)生器、控制矩陣、時鐘脈沖發(fā)生器、復位電路和啟停電路等控制邏輯。

操作控制器的功能就是根據(jù)指令操作碼和時序信號,產(chǎn)生各種操作控制信號,以便正確地建立數(shù)據(jù)通路,從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。1、取指令:根據(jù)指令地址(由PC提供),從存儲器中取出所要執(zhí)行的指令。2、分析指令:(1)譯碼分析。確定指令應完成的操作,產(chǎn)生相應操作的控制電位。去參與形成該指令功能所需要的全部控制命令(微操作控制信號)。(2)根據(jù)尋址方式的分析和指令功能要求,形成操作數(shù)的有效地址,并按此地址取出操作數(shù)(運算型指令)或形成轉(zhuǎn)移地址(轉(zhuǎn)移類指令),以實現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移。3、執(zhí)行指令:根據(jù)指令分析所產(chǎn)生的操作控制信號和形成的有效地址,按一定算法形成指令控制序列,控制有關部件完成指令規(guī)定的功能。

操作控制器常用的控制方式有同步控制、異步控制、聯(lián)合控制。同步控制方式:任何指令的運行或指令中各個微操作的執(zhí)行,均由確定的,具有統(tǒng)一基準時標的時序信號所控制。即所有的操作均由統(tǒng)一的時鐘控制,在標準時間內(nèi)完成。(在同步控制下,每個時序信號的結(jié)束就意味著安排完成的工作已經(jīng)完成,隨即開始執(zhí)行后續(xù)的微操作或自動轉(zhuǎn)向下條指令的運行。)異步控制方式:沒有統(tǒng)一的同步信號,采用問答方式進行時序協(xié)調(diào),將前一操作的回答作為下一操作的啟動信號。聯(lián)合控制方式:將同步控制和異步控制相結(jié)合。其通常設計思想為:在功能部件內(nèi)部采用同步方式或以同步方式為主的控制方式;在功能部件間采用異步方式。

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