硬连线控制器,又称为组合逻辑控制器,与微程序控制器共同构成计算机通用的两大类控制器硬连线控制器是早期计算机唯一可用的方案,当前在RISC结构的计算机、追求特高性能的计算机中也被普遍选用它的基本运行原理,是使用大量的组合逻辑门线路,直接提供出控制计算机各功能部件协同运行所需要的控制信号这些门电路的输入信号是指令操作码、指令执行步骤编码、或许还有其他的控制条件,其输出的一批信号就是提供给计算机各功能部件的控制信号,下面我们就来说一说关于控制器工作方式?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

控制器工作方式(控制器部件)

控制器工作方式

硬连线控制器部件

硬连线控制器,又称为组合逻辑控制器,与微程序控制器共同构成计算机通用的两大类控制器。硬连线控制器是早期计算机唯一可用的方案,当前在RISC结构的计算机、追求特高性能的计算机中也被普遍选用。它的基本运行原理,是使用大量的组合逻辑门线路,直接提供出控制计算机各功能部件协同运行所需要的控制信号。这些门电路的输入信号是指令操作码、指令执行步骤编码、或许还有其他的控制条件,其输出的一批信号就是提供给计算机各功能部件的控制信号。

硬连线控制器的一般组成 ,即程序计数器PC、指令寄存器IR、全部控制信号产生部件,只是指令执行步骤标记明确为节拍发生器,它提供严格的时序信号给控制信号产生部件,从而对各种操作实施时间上的控制。

硬连线控制器的运行原理

1.从计算机执行程序的层次

程序是机器指令的一个序列,因此,计算机硬件应能自动地、连续地执行程序中的每一条指令,核心问题在于应该按指令的执行次序,自动地逐条从内存储器读出每一条指令,(接着分析和执行这条指令),程序计数器PC在这一过程中起到关键作用,它保存一条指令在内存中的地址,服务于到内存中读取指令。它的自行增量功能用于形成相邻的下一条指令的地址,而通过接收新的指令(例如转移指令)的地址来改变指令的执行顺序,这两种办法确保计算机能自动地、连续地执行程序中的每一条指令。

从内存储器读出来的指令内容将经过数据总线传送到指令寄存器IR,以便在这条指令执行的整个过程中,由IR来提供这条指令的主要内容(指令操作码和形式地址等)。

2.从计算机执行一条指令的层次

每条指令都是在取指-译码-执行的循环中完成的,即执行每一条指令,通常都要经过读取指令,分析指令,执行这条指令规定的具体操作功能等几个操作步骤。设计硬连线控制器或微程序控制器,都要经过如下几个步骤。

① 划分每一条指令的执行步骤,设计每一条指令的每一个执行步骤的具体操作功能;

② 确定在实现这些操作功能时,计算机各功能部件要求使用哪些控制信号;

③ 需要选用什么逻辑线路,采用什么处理方案,来分步骤地形成并向计算机各功能部件提供出这些控制信号。

在完成划分指令执行步骤的设计之后,需要有办法区分、表示这些执行步骤。在硬连线控制器中,使用节拍发生器timing来区分指令不同的执行步骤,它是由几个触发器电路实现的典型的时序逻辑电路,提供指令每一个执行步骤的节拍状态信号,用节拍状态变换来标明一条指令的执行步骤的次序关系。

在确定计算机各功能部件要求使用哪些控制信号时,依据的是这些需要控制的功能部件本身的组成和运行的控制需求。对硬连线的控制器方案,就必须选用组合逻辑的门线路来形成并提供出全部的时序控制信号,这是由控制信号形成部件CU分担的。它依据正处在执行过程中的指令的操作码(保存在指令寄存器IR中),当前指令所处的执行步骤(由节拍发生器的节拍状态标记),和某个(些)判别条件(例如ALU运算结果是否为0)等作为输入信号,用与—或两级组合逻辑门电路直接、快速地形成本节拍用到的全部控制信号,并送到计算机的各功能部件。在这些信号的控制下,计算机各功能部件会完成预期的操作功能。

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