摘要:为了使得计算机各部件同步工作,计算机中都有一个脉冲源,通常是晶振。这个脉冲源产生主振脉冲,主振脉冲的时间间隔为主振周期,即时钟周期。中央处理器执行指令的时间(包括取址)为指令周期,由于指令可能有不同的复杂度,所以每种指令的指令周期可能不同。CPU周期也称为机器周期,一般是从内存中读一个指令的最短时间。CPU周期又由若干个时钟周期组成
为了使得计算机各部件同步工作,计算机中都有一个脉冲源,通常是晶振。这个脉冲源产生主振脉冲,主振脉冲的时间间隔为主振周期,即时钟周期。中央处理器执行指令的时间(包括取址)为指令周期,由于指令可能有不同的复杂度,所以每种指令的指令周期可能不同。CPU周期也称为机器周期,一般是从内存中读一个指令的最短时间。CPU周期又由若干个时钟周期组成,如图1-3所示。
通常把CPU执行指令的各个微操作遵循的时间顺序称为时序。时序图是形象表示信号线上信息变化的时间序列的图形。
组合逻辑控制和微过程控制是两种基本的控制方式。
1.组合逻辑控制
组合逻辑控制器是使用专用门的逻辑电路。它的实现有硬件接线控制和可编程逻辑阵列两种:硬件连线法最直接,可以用较少的组件实现最快的速度,但是如果要更改,只有重新设计;可编程逻辑阵列采用低成本大规模集成电路的方式。组合逻辑控制灵活性很差,在复杂指令系统计算机中难以处理不断增加的复杂指令,但是它使用电子组件少,在采用精简指令集的计算机中发挥了很大作用。
2.微过程控制
为提高控制的灵活性,许多中央处理器采用微过程控制的控制方法,先看几个概念。
(1)微程序:微程序对应一条机器指令,若干个微指令序列形成一段微程序。而微指令又可细分为若干微操作,控制内存是存放微程序的地方。
(2)微操作:它是最基本的操作,可分为兼容性微操作和不兼容性微操作,两种微操作的区别在于该微操作是否能在一个CPU周期内并行执行。
(3)微指令格式:
操作控制字段顺序控制字段
前半部分存放对各种控制门进行激活或关闭的控制信息,后半部分是后续微指令的地址,这实现了数据结构中的单相列表。
操作控制字段的格式有两种。
(1)水平型微指令:操作控制字段的每一位控制不同的控制门,可以在一个微指令中定义,执行多个并行的微操作优点是效率高、灵活,执行时间短。
(2)垂直型微指令:和水平型相比,其格式要短,一条微指令包括的微操作少,只有1~2个,由于其指令字短,所以比较容易掌握。
在实践中也常常使用混合型微指令,即水平型微指令和垂直型微指令的混合。
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