3.4 模型機(jī)CPU-4-組合邏輯控制

3.4.4

組合邏輯控制方式1/20SMSIRaIbICP0~9指令寄存器時(shí)序系統(tǒng)二級(jí)譯碼PSW

時(shí)鐘復(fù)位

周期

節(jié)拍AI/BI/CP

時(shí)鐘…I/O請(qǐng)求OP/SA/DAOP/SA/DARi/Rj

組合邏輯控制系統(tǒng)的邏輯方案微命令發(fā)生器（組合邏輯）2/20

?輸入項(xiàng)：指令I(lǐng)R、狀態(tài)字PSW、復(fù)位、時(shí)鐘、I/O請(qǐng)求

?輸出項(xiàng)：aI,bI,SM,CI,S,

CP0-9,EMAR,W,R,ST輸出項(xiàng)是輸入項(xiàng)的非線性函數(shù)(由控制系統(tǒng)映射)控制系統(tǒng)包括：(1)時(shí)序部件;(2)微命令發(fā)生器;(3)二級(jí)譯碼器;3/20

1、時(shí)序系統(tǒng)指令流程為4個(gè)基本工作周期：FT、ST、DT、ET和2個(gè)I/O處理周期：IT和DMAT。1個(gè)工作周期可能包括若干子步驟（時(shí)鐘周期）時(shí)序系統(tǒng)IRclockFT

ST

DT

…

DMAT輸出6個(gè)互斥的時(shí)序狀態(tài)PSWI/O4/20（1）工作周期劃分取指周期FT用于指令正常執(zhí)行源周期ST目的周期DT執(zhí)行周期ET中斷周期ITDMA周期DMAT用于響應(yīng)外部的I/O請(qǐng)求依靠不同的時(shí)間標(biāo)志,讓CPU分步工作,通常采用工作周期、時(shí)鐘周期和工作脈沖三級(jí)時(shí)序。思考：指令的運(yùn)行,是否必須知道當(dāng)前所處周期？5/20方法：設(shè)置6個(gè)觸發(fā)器分別作為周期的狀態(tài)標(biāo)志1

處于對(duì)應(yīng)的工作周期0

不在對(duì)應(yīng)的工作周期在整個(gè)指令周期中，任何時(shí)刻必須且只能有一個(gè)工作周期狀態(tài)標(biāo)志為“1”。FTSRDCQQ總清11FTCPFT時(shí)鐘邊沿復(fù)位6/201）取指周期(FT)從M取出指令并譯碼，公共操作修改PC。取指結(jié)束時(shí)，按操作碼和尋址方式(R/非R尋址)轉(zhuǎn)相應(yīng)工作周期。按尋址方式(非R尋址)形成源地址，從M取出源操作數(shù)，暫存于C。2）源周期(ST)7/203）目的周期(DT)4）執(zhí)行周期(ET)按尋址方式(非R尋址)形成目的地址，或從M取出目的操作數(shù)，暫存于D。按操作碼完成相應(yīng)操作(傳送、運(yùn)算、取轉(zhuǎn)移地址送入PC、返回地址壓棧保存)；后續(xù)指令地址送入MAR。8/205）中斷周期(IT)關(guān)中斷、保存斷點(diǎn)和PSW、轉(zhuǎn)服務(wù)程序入口。IT指CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，到執(zhí)行中斷服務(wù)程序前。6）DMA周期(DMAT)DMAT指CPU響應(yīng)DMA請(qǐng)求后，到完成一次數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間。DMA控制器接管總線權(quán)，控制數(shù)據(jù)直傳。由硬件完成9/20N控制流程

FT雙單轉(zhuǎn)移SRSTDTETDMATDMA請(qǐng)求？中斷請(qǐng)求？ITYYN源操作數(shù)非寄存器尋址10/201）時(shí)鐘周期時(shí)間：一次從M讀出，并經(jīng)數(shù)據(jù)通路傳送的操作；或一次數(shù)據(jù)通路傳送操作；或一次向M寫入的操作（2）時(shí)鐘周期(節(jié)拍)T完成一步操作：模型機(jī)以訪存時(shí)間作為一步操作時(shí)間。設(shè)置一個(gè)總線周期的長(zhǎng)度等于一個(gè)時(shí)鐘周期，可根據(jù)需要擴(kuò)展。11/202）時(shí)鐘周期數(shù)：每個(gè)工作周期第一拍T=0，每開始一個(gè)新節(jié)拍T計(jì)數(shù)，工作周期結(jié)束時(shí)T清0。一個(gè)工作周期中的時(shí)鐘數(shù)可變。用計(jì)數(shù)器T控制節(jié)拍數(shù)將計(jì)數(shù)值譯碼，可產(chǎn)生節(jié)拍電位。計(jì)數(shù)器TT=0/1CPTQ2

Q1

Q0T=0時(shí),CPT使T復(fù)位：Q=0T=1時(shí),CPT使T計(jì)數(shù)：Q=Q+112/20每個(gè)時(shí)鐘周期結(jié)束時(shí)設(shè)置一個(gè)脈沖。（3）工作脈沖P1μS時(shí)鐘周期T工作脈沖P打入寄存器進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換（周期狀態(tài)設(shè)置/清除時(shí)鐘T計(jì)數(shù)/清除）13/20組合邏輯電路模塊1→FT1→ST1→DT1→ET1→IT1→DMATT+1[15:12][8:6,2:0]PSW中斷DMAFTSTDTETITDMATTFTSTDTETITDMATQ2Q1Q0clock6個(gè)周期狀態(tài)觸發(fā)器、1個(gè)節(jié)拍計(jì)數(shù)器；全反饋輸入；輸入指令OP、DA、SA、PSW和I/O請(qǐng)求；14/20整理組合邏輯電路模塊的輸出邏輯真值表、邏輯表達(dá)式等1→FT：…1→ST：…1→DT：…1→ET：…1→IT：…1→DMAT：…T+1：…邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換成邏輯電路，完成設(shè)計(jì)。15/20

2、微命令發(fā)生器微命令發(fā)生器[15:12][8:6][2:0]FTSTDTETITDMATQ2~0PSWAI

BISMCISCPEMARRWST指令、時(shí)序信號(hào)、PSW→10種控制信號(hào)如何設(shè)計(jì)各輸出信號(hào)的組合邏輯電路？16/20EMAR,W,R只有1位，根據(jù)指令流程直接寫出邏輯式比如，W=(MOV+雙+單)˙ET1+JSR˙ET2+IT2轉(zhuǎn)換成電路。另外7個(gè)是多位，一般需先整理真值表，才能寫出邏輯式比如，ST(00\01\10\11)ST[1]=IT˙Q2Q1Q0+FTST[0]=IR15IR14IR13IR12˙ET˙Q2Q1Q0+FT17/20

3、二級(jí)譯碼器微命令發(fā)生器輸出的AI、BI、CP是間接型微命令，需要再次譯碼才能輸出數(shù)據(jù)通路需要的微命令。18/20AI/BI的真值表如下：[舉例]19