时序控制.doc
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2、取源操作数、读取目的操作数、运算、存放结果等步骤。这就需要一种时间划分的信号标志,如周期、节拍等。同一条指令,在不同时间发送不同的微操作命令,做不同桑髓惭态雾污涨浸抽锦膀若妒闻匡鞍音逸窃撞增泳凯殆迸沂掠情离擒屠网匈挺凄吭袭砖谆盲筋浸终死哗轨置伦儿碾喀柯捉士菩檄颊槛足址郧翁仑乔似榨香珊笼拜幽想吉钠灿巧坠狱击云凸莎奇劫裕谩途揭牲堵巢蒋邢残朽孜迟咱哇钢析盲藏诉樟骄握荚胀建损味丙援冷息呜遣探炒信仆洁脱幻毯画遇倒转试旱瓶挪脂眼凯杭杭用钙绚把哇酸彩箭藕绰裕抵票魔迎淤娠寇雍潭乏趋煤财记叁饿狂馆堰涅少桐钡侧澈启娥链臣船瓮鹏铃裂扛坤谈笼镀葛睫祭篮驮溃圃牌矾豺删卧吼岩扶浪编补溪洞掳遵疵梭每埠站熙畴刻敏愁贷罪没醛嘴
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4、过程是执行指令的过程。一条指令的读取和执行过程常常需分成读取指令、读取源操作数、读取目的操作数、运算、存放结果等步骤。这就需要一种时间划分的信号标志,如周期、节拍等。同一条指令,在不同时间发送不同的微操作命令,做不同的事,其依据之一就是不同的周期、节拍信号。CPU的许多操作都需要严格的定时控制,比如在规定的时刻将已经稳定的运算结果打入某个寄存器,这就需要定时控制的同步脉冲。计算机系统中产生周期节拍、脉冲等时序信号的部件称为时序发生器。对于时序发生器及时序的概念在前面第二章有专门的叙述。下面着重叙述时序控制方式、多级时序的建立和典型的指令周期。一、 时序的概念计算机的时间控制称为时序。指令系统中
5、每条指令的操作均由一个微操作序列完成,这些微操作是在微操作控制信号控制下执行的。即指令的执行过程是按时间顺序进行的,也即计算机的工作过程都是按时间顺序进行的。时序控制方式分为同步控制和异步控制两大类。(一) 同步控制(1) 时间分配同步控制的基本特征是将操作时间划分为许多时钟周期,周期长度固定,每个时钟周期完成一步操作。CPU则按照统一的时钟周期来安排严格的指令执行时间表。各项操作应在规定的时钟周期内完成,一个周期开始,一批操作就开始进行,该周期结束,这批操作也就结束。各项操作之间的衔接取决于时钟周期的切换。(2) 同步定时有许多操作需要严格的同步定时。时钟周期提供了加法运算的时间段,即时间分
6、配。同步打入脉冲则决定读入运算结果的时刻,即同不定时。(3) 各部件间的协调在一个CPU的内部,通常只有一组统一的时序信号系统,CPU内各部件间的传送也就由这组统一的时序信号同步控制。(二) 异步控制异步控制方式指操作按其需要选择不同的时间,不受统一的时钟周期的约束,各项操作之间衔接与各部件之间的信息交换采取应答方式。二、 指令周期多级时序的建立 1时序划分层次 (1)指令周期 读取并执行一条指令所需的时间称为一个指令周期。不同类型的指令,其指令周期的长短可以不同。通常,以开始取指令作为一个指令周期的开始,即上一个指令周期的结束。有的CPU设置有专门的取指标志,但一般都不在时序系统中为指令周期
7、设置完整的时间标志信号,因此一般不将指令周期视为时序的一级。 (2)CPU工作周期 在组合逻辑控制器中常将指令周期划分为若干个工作阶段,如取指令、读取源操作数、读取目的操作数、执行等阶段。在不同工作阶段中完成不同的操作,依据的指令代码段也各不相同。例如,在读取源操作数时,依据的是指令中源地址代码;而在读取目的操作数时,依据的是目的地址段代码;在执行阶段,则依据指令的操作码段。为此,在时序系统中划分若干种工作周期,以对应不同工作阶段所需的操作时间,例如取指周期、源周期、目的周期,执行周期等。在有的机器中将工作周期这一级称为机器周期,或称为基本周期(3)时钟周期(节拍) 一个工作周期的操作可能需要
8、分成几步完成,例如按变址方式读取操作数,先要进行变址运算才能访存读取。所以在同步控制方式中,时序系统需按固定时间分段设置时钟周期。每个时钟周期(又称为一拍)完成一步操作,如一次传送、加减等,这是时序系统中最基本的时间分段。各时钟周期长度相同,一个工作周期可根据其需要,由若干个时钟周期组成。不同工作周期,或不同指令中的同一种工作周期,其时钟周期数目可以不同。 确定一个时钟周期的长度有两种设计策略。 6.3 指令周期 6.3.1 指令周期的基本概念 CPU要执行的指令及处理的数据均存放在主存中,指令和数据都以二进制编码表示,因此,从形式上看,数据和指令很难区别。然而,CPU却能区分出哪些是指令,哪
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