中央处理器(教案)
《计算机系统的组成》教案

《计算机系统的组成》教案一、教学目标1、让学生了解计算机系统的组成部分,包括硬件系统和软件系统。
2、帮助学生理解计算机硬件各部分的功能和相互关系。
3、使学生认识常见的计算机软件类型及其作用。
二、教学重难点1、重点(1)计算机硬件系统的组成及各部分的功能。
(2)计算机软件系统的分类和作用。
2、难点(1)理解计算机硬件各部分之间的协同工作原理。
(2)区分系统软件和应用软件。
三、教学方法讲授法、演示法、讨论法四、教学过程(一)导入新课通过展示一台计算机的外观,提问学生:“大家知道计算机是由哪些部分组成的吗?”引发学生的兴趣和思考,从而导入新课。
(二)新课讲授1、计算机硬件系统(1)中央处理器(CPU)介绍CPU 的作用,它是计算机的核心部件,负责进行运算和控制。
讲解 CPU 的性能指标,如主频、核心数等。
(2)存储器分为内存储器(内存)和外存储器(硬盘、光盘、U盘等)。
解释内存用于暂时存储正在运行的程序和数据,外存用于长期存储数据。
(3)输入设备列举常见的输入设备,如键盘、鼠标、扫描仪等,说明它们的作用是向计算机输入信息。
(4)输出设备介绍常见的输出设备,如显示器、打印机、音箱等,解释其功能是将计算机处理的结果展示给用户。
(5)主板讲解主板是连接计算机各个部件的“桥梁”,使各部件能够协同工作。
(6)总线简单介绍总线的概念,它是计算机内部传输数据和指令的通道。
2、计算机软件系统(1)系统软件包括操作系统(如 Windows、Linux)、语言处理程序、数据库管理系统等。
解释系统软件的作用是管理和控制计算机的硬件和软件资源,为用户提供一个良好的操作环境。
(2)应用软件举例说明各种应用软件,如办公软件(Word、Excel)、图像处理软件(Photoshop)、游戏软件等,强调应用软件是为了满足用户的特定需求而开发的。
(三)课堂练习让学生分组讨论以下问题:1、如果你要购买一台计算机,你会关注哪些硬件参数?2、列举你所使用过的应用软件,并说明它们的用途。
计算机组成原理教案(第五章)

(1) I1: ADD R1,R2,R3 ; I2: SUB R4,R1,R5 ;
3.联合控制方式
此为同步控制和异步控制相结合的方式。 情况(1) 大部分操作序列安排在固定的机器周 期中,对某些 时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操 作的结束; 情况(2) 机器周期的节拍脉冲数固定,但是各条指令周期的 机器周期数不固定。
5.4 微程序控制器
5.4.1 微命令和微操作
控 制 字 段 判别测试字段
下地址字段
按照控制字段的编码方法不同,水平型微指令又分为三种:
I. 全水平型(不译法)微指令 II. 字段译码法水平型微指令 III. 直接和译码相混合的水平型微指令。
2.垂直型微指令
微指令中设置微操作码字段,采用微操作码编译法,由 微操作码规定微指令的功能 ,称为垂直型微指令。
下面举4条垂直型微指令的微指令格式加以说明。设微指 令字长为16位,微操作码3位。
(1)寄存器-寄存器传送型微指令 (2)运算控制型微指令
(3)访问主存微指令 (4)
3.水平型微指令与垂直型微指令的比较
(1)水平型微指令并行操作能力强,效率高,灵活性强,垂直型微 指令则较差。
(2)水平型微指令执行一条指令的时间短,垂直型微指令执行时间 长。
5.8.3 流水线中的主要问题
流水过程中通常会出现以下三种相关冲突,使流水线断流。
1. 资源相关
资源相关是指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周 期内争用同一个功能部件所发生的冲突。
2. 数据相关
在一个程序中,如果必须等前一条指令执行完毕后,才能 执行后一条指令,那么这两条指令就是数据相关的。
5.8 流水CPU
5.8.1 并行处理技术
计算机硬件系统教案

计算机硬件系统教案教案:计算机硬件系统一、教学目标:1.理解计算机硬件系统的组成和作用;2.掌握计算机硬件系统的基本原理和工作方式;3.学会从硬件组件的角度分析和解决计算机故障;4.培养学生对计算机硬件的兴趣和积极性。
二、教学内容:1.计算机硬件系统的组成1.中央处理器(CPU)2.内存(RAM)3.存储设备(硬盘、固态硬盘、U盘等)4.输入设备(键盘、鼠标、摄像头等)5.输出设备(显示器、打印机等)6.主板和电源7.其他辅助设备(声卡、网卡等)2.计算机硬件系统的作用和工作方式1.中央处理器的作用和工作方式2.内存的作用和工作方式3.存储设备的作用和工作方式4.输入设备的作用和工作方式5.输出设备的作用和工作方式3.计算机硬件故障分析与解决方法1.硬件故障的常见症状和原因2.硬件故障的排查步骤和方法3.基本的硬件维修与更换技巧4.计算机硬件的进一步学习和发展方向1.最新的处理器技术和趋势2.新型存储设备的发展和应用3.新兴的输入输出设备和技术三、教学方法:1.前导知识导入:通过展示不同硬件的图片和功能介绍,引发学生对计算机硬件系统的兴趣和好奇心。
2.重点概念解释:对于每个硬件组件,详细介绍其作用、工作方式和关键技术点。
3.实践操作:在实验室环境中进行硬件组装和故障排查的实际操作,让学生亲自动手体验硬件的安装和维修。
4.小组讨论:设计小组讨论的环节,让学生分析和解决真实的计算机硬件问题,培养他们的合作和解决问题的能力。
5.课堂演示与展示:使用投影仪和操作演示软件,通过实际操作演示计算机硬件的原理和工作方式,让学生能够看到真实的硬件工作。
四、教学评价方式:1.考核学生对于计算机硬件系统的理解和应用能力;2.班级竞赛:组织学生进行硬件组装和故障排查比赛,评选最佳小组;3.个人报告:让学生选择一个硬件组件进行深入研究,并进行报告和展示;4.作业评价:对学生的课后作业进行评价,检查他们对课堂内容的掌握情况。
《计算机组成原理》教案

《计算机组成原理》教案一、教学目标1. 了解计算机硬件系统的组成及功能2. 掌握数据的表示和运算方法3. 理解存储器的层次结构和工作原理4. 掌握中央处理器(CPU)的工作原理和性能指标5. 了解计算机的输入输出系统及其接口技术二、教学内容1. 计算机硬件系统计算机的组成输入输出设备存储器中央处理器(CPU)2. 数据的表示和运算数制转换计算机中的数据类型算术运算逻辑运算3. 存储器层次结构随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)硬盘存储器虚拟存储器4. 中央处理器(CPU)CPU的组成和结构指令集和指令系统指令执行过程CPU性能指标5. 输入输出系统输入输出设备I/O接口技术中断和直接内存访问(DMA)总线和接口三、教学方法1. 采用讲授法,讲解基本概念、原理和方法。
2. 结合实例分析,让学生更好地理解计算机组成原理。
3. 使用实验和实训,培养学生的实际操作能力。
4. 开展课堂讨论和小组合作,提高学生的分析和解决问题的能力。
四、教学资源1. 教材:《计算机组成原理》2. 课件:PowerPoint或其他教学软件3. 实验设备:计算机、内存条、硬盘等4. 网络资源:相关在线教程、视频、论文等五、教学评价1. 平时成绩:课堂表现、作业、实验报告等(30%)2. 期中考试:测试计算机组成原理的基本概念、原理和方法(30%)3. 期末考试:综合测试计算机组成原理的知识点和实际应用(40%)六、教学安排1. 课时:共计48课时,每课时45分钟。
第一章:8课时第二章:6课时第三章:10课时第四章:10课时第五章:4课时第六章:6课时第七章:6课时第八章:4课时第九章:4课时第十章:4课时2. 教学方式:讲授、实验、课堂讨论、小组合作等。
七、教学重点与难点1. 教学重点:计算机硬件系统的组成及功能数据的表示和运算方法存储器的层次结构和工作原理中央处理器(CPU)的工作原理和性能指标输入输出系统及其接口技术2. 教学难点:存储器的工作原理中央处理器(CPU)的指令执行过程输入输出系统的接口技术八、教学进度计划1. 第一周:计算机硬件系统概述2. 第二周:数据的表示和运算3. 第三周:存储器层次结构4. 第四周:中央处理器(CPU)5. 第五周:输入输出系统6. 第六周:综合练习与实验九、教学实践活动1. 实验:实验一:计算机硬件组成认识实验二:数据表示与运算实验三:存储器测试实验四:CPU性能测试实验五:输入输出系统实验2. 课堂讨论:讨论话题:计算机硬件技术的未来发展讨论形式:小组合作、课堂分享1. 课程结束后,对教学效果进行自我评估和反思。
CPU及安装说课稿

CPU及安装说课稿
今天我来和大家分享一下关于CPU及其安装的知识。
首先,让我们先来了解一下CPU的概念。
CPU,全称为Central Processing Unit,中央处理器,是计算机系统中的核心部件,负责执行指令、处理数据和控制计算机的各个部件。
CPU的性能直接影响到计算机的运行速度和效率。
在安装CPU之前,我们需要准备一些工具和材料,包括CPU、主板、散热器、散热膏、螺丝刀等。
接下来,让我们来看一下CPU的安装步骤:第一步,打开主板的CPU插槽保护盖,并根据主板上的标记确定CPU插槽的方向。
第二步,小心地将CPU插入到插槽中,确保CPU的金手指与插槽的引脚对齐,然后轻轻按下CPU,直到CPU彻底插入插槽。
第三步,涂抹散热膏在CPU的表面上,然后安装散热器。
注意散热器的风扇应该面向散热片,并用螺丝固定散热器。
第四步,连接散热器的风扇插头到主板上的风扇插槽,然后将主板安装到计算机机箱中。
最后,连接电源、显示器、键盘等外设,启动计算机,检查CPU是否正常工作。
通过以上步骤,我们就可以成功安装CPU并启动计算机了。
希翼以上内容能对大家有所匡助,谢谢大家的聆听。
计算机简单工作原理教案

计算机简单工作原理教案标题:计算机简单工作原理教案引言概述:计算机是现代社会不可或者缺的工具,了解计算机的工作原理对于提高计算机应用能力至关重要。
本文将介绍一份简单的计算机工作原理教案,匡助初学者快速掌握计算机的基本原理。
一、计算机的基本组成部份1.1 中央处理器(CPU):负责执行计算机程序中的指令,是计算机的大脑。
1.2 内存(RAM):存储计算机程序和数据,是CPU进行计算的暂时存储器。
1.3 硬盘:存储长期数据,包括操作系统、应用程序和用户文件。
二、计算机的工作原理2.1 数据输入:用户通过输入设备(键盘、鼠标等)将数据输入到计算机中。
2.2 数据处理:CPU根据程序指令对输入的数据进行处理,包括算术运算、逻辑运算等。
2.3 数据输出:处理后的数据通过输出设备(显示器、打印机等)呈现给用户。
三、计算机的运行过程3.1 启动过程:用户按下电源按钮后,计算机会进行自检、加载操作系统等启动过程。
3.2 程序执行:用户运行程序时,CPU会根据程序指令逐步执行,直至程序结束。
3.3 关机过程:用户关闭计算机时,系统会保存数据、关闭程序,并最终关闭计算机。
四、计算机的存储方式4.1 内存存储:RAM用于暂时存储程序和数据,速度快但容量有限。
4.2 硬盘存储:硬盘用于长期存储数据,容量大但速度较慢。
4.3 光盘存储:光盘用于备份数据或者安装软件,容量适中但速度较慢。
五、计算机的网络连接5.1 有线连接:通过网线连接计算机和局域网或者互联网,速度快但受限于线缆长度。
5.2 无线连接:通过Wi-Fi连接计算机和局域网或者互联网,灵便但受限于信号范围。
5.3 蓝牙连接:通过蓝牙连接计算机和外部设备,如手机、耳机等。
总结:通过学习计算机的基本组成部份、工作原理、运行过程、存储方式和网络连接,初学者可以更深入地了解计算机的运作方式,提高计算机应用能力。
希翼这份简单的计算机工作原理教案能够匡助读者快速入门计算机领域。
计算机简单工作原理教案

计算机简单工作原理教案标题:计算机简单工作原理教案引言概述:计算机是现代社会不可或者缺的工具,而了解计算机的简单工作原理对于学习和使用计算机至关重要。
本教案将介绍计算机的简单工作原理,包括计算机的基本组成、数据的表示和处理、存储器的作用、运算器的功能以及控制器的工作原理。
一、计算机的基本组成1.1 中央处理器(CPU):负责执行计算机指令和控制计算机的运行。
1.2 输入设备:用于将外部数据输入到计算机中,如键盘、鼠标等。
1.3 输出设备:用于将计算机处理后的结果输出,如显示器、打印机等。
二、数据的表示和处理2.1 二进制系统:计算机使用二进制系统来表示和处理数据。
2.2 位和字节:计算机中最基本的数据单位是位(0或者1),8位组成一个字节。
2.3 数据的运算:计算机通过运算器对数据进行加减乘除等运算。
三、存储器的作用3.1 主存储器:用于存储计算机中的程序和数据。
3.2 辅助存储器:用于长期存储大量的程序和数据,如硬盘、光盘等。
3.3 缓存存储器:位于CPU内部,用于提高数据访问速度。
四、运算器的功能4.1 算术逻辑单元(ALU):负责进行算术和逻辑运算。
4.2 寄存器:用于存储运算过程中的中间结果和操作数。
4.3 控制单元:负责控制计算机的运行,包括指令的解码和执行。
五、控制器的工作原理5.1 程序计数器(PC):存储当前指令的地址。
5.2 指令寄存器(IR):存储当前指令。
5.3 控制信号:根据指令的不同,控制信号将被发送给相应的部件,以执行相应的操作。
通过本教案的学习,学生将了解计算机的基本组成、数据的表示和处理、存储器的作用、运算器的功能以及控制器的工作原理。
这将为他们进一步学习计算机原理和编程打下坚实的基础。
同时,对于普通用户来说,了解计算机的简单工作原理也将匡助他们更好地使用计算机,解决一些常见的问题。
计算机的基本组成及工作原理教案

计算机的基本组成及工作原理教案
一、计算机的基本组成
1. 中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)
中央处理器是计算机的核心,负责控制和管理整个计算机系统的运行,是计算机系统最重要的部件,把计算机硬件组件组合在一起,使之能够运
行系统软件。
主要由ALU、控制器、缓存、总线和晶体管等组成。
ALU(Arithmetic Logic Unit,算术逻辑部件)是由运算器和逻辑单
元组成,主要完成数据的运算和逻辑判断功能;控制器负责处理指令序列,它的作用是控制各个部件的工作;缓存负责临时存储数据,其功能是更快
的地将数据移动到CPU;总线(Bus)是连接CPU、外部存储器和外部设备
的通讯介质,是以二进制码进行消息传递;晶体管(Transistor)通过控
制电路流出的电流,使之变成0或1,用于存储和传输信息。
2.存储器
存储器是计算机内部的一种存储装置,主要用来存储程序指令和数据
信息。
它主要由电容、存储器单元和控制器等组成,可以分为内存和外存
两大类。
内存是指主存储器,它是计算机最快的一种存储器,一般用来存储正
在运行的程序指令和运算数据;外存是指辅助存储器,它用来存放长期保
存的数据和程序,外存存储速度比内存慢得多,但它可以存储的数据量比
内存大得多。
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第五章中央处理器(教案)a)学习目的与要求学习目的:了解掌握计算机中央处理器的组成原理与控制方式学习要求:了解CPU的总体结构,掌握指令的执行过程,时序产生器的工作与控制原理,微程序控制技术,各种控制器的结构和工作原理。
本章主要内容:✧CPU的总体结构✧指令的执行与时序产生器✧微程序设计技术和微程序控制器✧硬布线控制器与门阵列控制器✧CPU的新技术b)应掌握的知识点i. CPU的总体结构CPU由控制器和运算器两个主要部件组成。
控制器负责协调和指挥整个计算机系统的操作,控制计算机的各个部件执行程序的指令序列。
由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器等组成;运算器接受控制器的命令并负责完成对操作数据的加工处理任务,由算术逻辑单元(ALU)、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态标志寄存器组成。
CPU主要完成以下几方面的功能:(1)控制指令执行顺序;(2)控制指令操作;(3)控制操作时间;(4)执行算术、逻辑运算。
CPU中完成取指令和执行指令全过程的部件是操作控制器,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,以便正确地建立数据通路。
操作控制器有组合.逻辑控制器和微程序控制器两种,二者和差别是它们中的“控制信号形成部件”不同,反映了不同的设计原理和方法。
根据设计方法不同可分为:①硬布线控制器;②微程序控制器;③门阵列控制器。
CPU中除了操作控制器外,还必须有时序产生器。
时序产生器是对各种操作实施时间上的严格控制的部件。
CPU的组成如图5.1所示。
算术逻辑单元CPUc c cALU取指控制执行控制时钟状态反馈操作控制器时序产生器状态条件寄存器累加器cAC指令译码器程序计数器PCc c 指令寄存器cIRc地址寄存器AR缓冲寄存器DR存储器输入/输出数据总线DBUS地址总线ABUS图5.1 CPU主要组成部分逻辑结构图ii. 指令的执行与时序产生器1.指令周期程序运行的过程是逐条执行指令的过程,而一条指令的执行又分为取指令、取操作数和执行指令等时间段,这些时间段在计算机中称为周期。
取出指令并执行该指令所需的时间称为指令周期。
如图5.2所示。
1.取指令 1.取操作数2.指令译码 2.完成操作3.PC+! 3.结果回写4.送操作数地址 4.AC送存储器图5.2 指令周期、取指周期、执行周期和微操作指令周期常常用若干个CPU周期数来表示。
由于CPU内部的操作速度较快,而CPU 访问一次主存储器所花的时间比较长,故通常是用主存储器中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。
CPU周期也称为机器周期。
这就是说,一条指令的取出阶段,简称取指,需要一个CPU周期时间。
而一个CPU周期又包含有若干个时钟周期,时钟周期通常又称为节拍脉冲或T周期,是处理操作的最基本时间单位,它由机器的主频决定。
一个CPU周期的时间宽度就由若干个时钟周期的总和决定。
几种典型指令的指令周期:(1)非访问内存的指令(如CLA)需要两个CPU周期。
如图5.3所示。
其中,取指令阶段需要一个CPU周期,执行指令阶段需要一个CPU周期。
在第一个CPU周期,从内存取出指令并译码以确定执行何种操作;在第二个CPU 周期,完成指令所要求的操作。
(2)直接访问主存储器的指令(如ADD)的指令周期由三个CPU 周期组成。
如图5.4所示。
第一个 CPU 周期为取指令阶段,执行指令阶段由两个CPU 周期组成:在第二个 CPU 周期中将操作数的地址送往地址寄存器并完成地址译码,而在第三个CPU 周期中从内存取出操作数并执行相加的操作。
(3)间接访问主存储器指令 (如STA I 31)”的指令周期由4个CPU 周期组成,如图5.5所示。
其中,第一个CPU 周期仍然是取指令阶段,指令执行阶段三个CPU 周期组成:第一个CPU 周期中,把指令寄存器中地址码部分的形式地址(31)装到地址寄存器中;第二个CPU 周期中,完成从内存取出操作数地址,并放入地址寄存器中;第三个CPU 周期中,累加器的内容传送到缓冲寄存器,然后再存入所选定的存储单元(40)中。
(4)程序控制指令(如JMP 21)既可采用直接寻址方式,也可采用间接寻址方式。
这里以直接寻址方式为例,采用直接寻址方式的JMP 指令周期由两个CPU 周期组成,如图5.6所示。
第一个CPU 周期仍是取指令阶段,取出指令并放入指令寄存器;第二个CPU 周期为执行阶段,把指令寄存器中的地址码部分21送到程序计数器中,从而改变了程序原先的执行顺序。
2. 时序产生器时序信号产生器是产生指令周期控制时序信号的部件,CPU 开始取指令并执行指令时,操作控制器利用时序产生器产生的定时脉冲的顺序和不同的脉冲间隔,有条理、有节奏地指挥机器各个部件按规定时间动作,提供计算机各部分工作时的时间标志。
在组合逻辑控制器中,时序信号往往采用主状态周期–节拍电位–节拍脉冲制。
主状态周期包含若干个节拍电位,是最大的时间单位,主状态周期可以用一个触发器的状态持续时间图5.3 非访问内存指令的指令周期图 5.4 直接访问内存指令的指令周取指令阶段 执行指令阶段图5.5 间接访问内存指令的指令周期期 图5.6 转移控制指令的指令周期来表示;一个节拍电位表示一个CPU 周期时间,以表示一个较大的时间单位;一个节拍电位包含若干个节拍脉冲,节拍脉冲表示较小的时间单位。
在微程序控制器中,时序信号比较简单,一般采用电位–节拍脉冲制。
在一个节拍电位中包含若干个节拍脉冲,即时钟周期。
节拍电位表示一个CPU 周期的时间,而节拍脉冲把一个CPU 周期划分成几个较小的时间间隔,这些时间间隔可以相等,也可以不相等。
时序信号产生器结构由时钟源、环形脉冲发生器、节拍脉冲和读/写时序译码逻辑、启停控制逻辑等部分构成的,如图5.7所示。
3. CPU 的控制方式CPU 常用的控制方式有三种:同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式,是指在任何情况下给定的指令在执行时所需的机器周期数和时钟周期数都是固定不变的控制方式。
异步控制方式中,每条指令的指令周期既可由数量不等的机器周期数组成,也可由执行部件完成CPU 要求的操作后发回控制器的“回答”信号决定。
亦即CPU 访问的每个操作控制信号的时间根据其需要占用的时间来决定。
显然,用这种方式形成的操作控制序列没有固定的CPU 周期数(节拍电位)和严格的时钟周期(节拍脉冲)与之同步,所以称为不同步即异步方式。
联合控制方式,就是指同步控制和异步控制相结合的方式。
iii. 微程序设计技术和微程序控制器微程序控制器是用微程序实现计算机控制的控制器。
它将有关微操作控制信号写成微指令,若干微指令组成一个微程序,所有微程序都存放在控制存储器中。
读出一条微指令,就产生一组微操作控制信号。
因此,将原来的组合逻辑变成了存储逻辑,还可以用类似程序设计的方法来设计控制逻辑。
1. 基本概念(1) 微命令——由微程序控制器产生的微操作控制信号。
(2) 微操作——执行部件接收微命令后实现的操作过程。
(3) 微指令——在一个微指令周期中,一组实现一定操作功能的微命令。
(4) 微指令周期——执行一条微指令和取出下条微指令所需的时间。
通常一个微指令周期与一个CPU 周期在时间上是相等的。
(5) 微程序——若干微指令的组成的序列。
一个微程序的功能对应一条机器指令的功能。
2. 微指令基本格式微指令由操作控制和顺序控制两个基本部分构成,操作控制部分用来发出指挥计算机工作的控制信号。
顺序控制部分用来决定产生下一条微指令的地址。
如图5.8所示。
MREQ IORQ 图5.7 时序信号产生器结构图控制信号W/R S i~S0下一条指令地址图5.8 微指令基本格式微程序设计技术一条机器指令的功能是由许多条微指令组成的序列来实现的,这个微指令序列就是微程序。
微程序设计的关键是微指令结构的设计。
设计微指令结构时主要考虑以下几个问题:微指令字的长度、控制存储器的容量、微程序的长度、微程序的执行速度、微指令的修改、微程序设计的灵活性。
常用的微命令编码译码控制方法有以下几种:位直接控制法:将微指令的操作控制字段的每个二进制位定义为一个微命令,直接送往相应的控制点。
此法的缺点是微命令太多,造成微指令字长过长。
字段直接译码控制法:把一组相斥性的微命令信号组成一个字段(一个小组),然后通过字段译码器对每一个微命令信号进行译码,译码输出作为操作控制信号。
字段间接译码控制法:在字段直接译码控制法中规定一个字段的某些命令由另一个字段中的某些微命令来解释,则这种方法称为字段间接译码控制法。
混合编码译码控制法:将位直接控制法与字段译码控制法混合使用,综合考虑微指令字长、灵活性和执行微程序速度等方面的要求。
常数字段控制法:通过在微指令中附设一个常数字段给某些执行部件直接发送常数。
该常数有时作为操作数送入ALU参加运算,有时也作为计数器的初值来控制微程序循环次数。
微程序执行顺序的控制计数器方式——设置微程序计数器,每执行完一条微指令,微程序计数器加1,以形成下条微指令地址。
因有转移情况出现,需设置转移微指令。
断定方式——在微指令中设置一个下址字段,用来指明下一条要执行的微指令地址。
无需设置转移微指令,但增加了微指令字的长度。
微程序控制器组成原理根据微程序控制器的设计思想,其结构框图如图5.9所示。
它的主要部件及功能如下:控制存储器——由只读存储器构成,用于存放微程序。
微地址转移逻辑——用于产生后继微指令的地址。
微命令寄存器——保存微指令的微操作码,产生对应的微命令。
图5.9 微程序控制器组成原理框图iv. 硬布线控制器与门阵列控制器1.硬布线控制器硬布线控制器又称为组合逻辑控制器。
硬布线控制器主要由组合逻辑网络、指令寄存器和指令译码器、节拍电位/节拍脉冲发生器等部分组成。
其中,组合逻辑网络产生计算机所需的全部操作命令(包括控制电位与打入脉冲),是控制器的核心。
硬布线控制器的结构原理如图5.10所示。
图中,组合逻辑网络的输入信号有3个来源:①来自指令操作码译码器的输出I1~I m,,译码器每根输出线表示一条指令,译码器的输出反映出当前正在执行的指令。
②来自执行部件的反馈信息B1~B j。
③来自时序产生器的时序信号,包括节拍电位信号M1~M i和节拍脉冲信号T1~T k。
其中,节拍电位信号是机器周期信号,节拍脉冲信号是时钟周期信号。
微操作控制信号图5.10 硬布线控制器结构原理方框图2.门阵列控制器由大量的与门、或门阵列等电路构成的器件,简称为门阵列器件。
用门阵列器件设计的操作控制器,称为门阵列控制器。
典型代表产品有:可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)。
其工作原理与组合逻辑控制器基本相同,但用门阵列器件代替组合逻辑网络。