时序控制机构

2021-03-11 23:58:33 浏览
        在日常生活中,我们学习、工作和休息都有一个严重的作息的时间,比如6:00起床:8:00-12:00上课,……,每个教员和学生严格遵守这一规定,使教学秩序正常运行。在计算机中,也有一个类似“作息时间”的机构,它称为时序控制机构。时序控制机构是指控制时序信号产生器产生脉冲,并控制机器按照脉冲产生顺序执行的机构,它由时序信号产生器和操作控制器组成。

概述

控制器的基本功能是负责指令的读出、识别和解释,并指挥协调各功能部件执行指令。

操作控制器是CPU中完成取指令和执行指令全过程的部件,其主要功能是根据指令操作码和时序信号的要求,产生各种操作控制信号,以便在各寄存器之间正确地建立数据通路,从而完成取指令和执行指令的控制。

根据设计方法不同,操作控制器可分为组合逻辑控制器和微程序控制器两种,二者的区别在于其中的控制信号形成部件不同,进而反映出不同的设计原理和方法。根据使用器件的不同,组合逻辑控制器又可进一步细分为硬连线控制器和门阵列控制器。

常用控制方式

操作控制器常用的控制方式有同步控制、异步控制、联合控制。

同步控制方式:任何指令的运行或指令中各个微操作的执行,均由确定的,具有统一基准时标的时序信号所控制。即所有的操作均由统一的时钟控制,在标准时间内完成。(在同步控制下,每个时序信号的结束就意味着安排完成的工作已经完成,随即开始执行后续的微操作或自动转向下条指令的运行。)

根据不同情况,同步控制方式可选取如下方案:

(1)采用完全统一的机器周期执行各种不同的指令。这意味着所有指令周期具有相同的节拍电位数和相同的节拍脉冲数。显然,对简单指令和简单的操作来说,将造成时间浪费。

(2)采用不定长机器周期。将大多数操作安排在一个较短的机器周期内完成,对某些时间紧张的操作,则采取延长机器周期的办法来解决。

(3)中央控制与局部控制结合。将大部分指令安排在固定的机器周期完成,称为中央控制,对少数复杂指令(乘、除、浮点运算)采用另外的时序进行定时,称为局部控制。

异步控制方式:没有统一的同步信号,采用问答方式进行时序协调,将前一操作的回答作为下一操作的启动信号。

联合控制方式:将同步控制和异步控制相结合。其通常设计思想为:在功能部件内部采用同步方式或以同步方式为主的控制方式;在功能部件间采用异步方式。


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