硬布线控制器和微程序控制器 最低0.27元开通文库会员,查看完整内容>;原发布者:爱_不知不觉1.硬布线控制器硬布线控制器是将控制部件做成产生专门固定时序控制信号的逻辑电路,产生各种控制信号,因而又称为组合逻辑控制器。这种逻辑电路以使用最少元件和取得最高操作速度为设计目标,因为该逻辑电路由门电路和触发器构成的复杂树型网络,所以称为硬布线控制器。缺点:(A).一旦控制部件构成后,除非重新设计和物理上对它重新布线,否则要想增加新的控制功能是不可能的(B).当执行不同的机器指令时,通过激活一系列彼此很不相同的控制信号来实现对指令的32313133353236313431303231363533e59b9ee7ad9431333433623766解释,其结果使得控制器往往很少有明确的结构而变得杂乱无章组合逻辑控制器的最大优点是速度快,但是时序控制信号形成部件的结构不规整,使得设计、调试、维修较困难,难以实现设计自动化。硬布线控制器逻辑设计中注意的事项(1)采用适宜指令格式,合理分配指令操作码;(2)确定机器周期、节拍与主频;(3)确定机器周期数及一周期内的操作;(4)进行指令综合;综合所有指令的每一个操作命令,写出逻辑表达式,并进行化简。(5)明确组合逻辑电路。将简化后的逻辑表达式用组合逻辑电路来。硬布线控制器的方法原理 一旦控制部件构成后,除非重新设计和物理上对它重新布线,否则要想增加新的控制功能是不可能的。硬布线控制器是计算机中最复杂的逻辑部件之一。当执行不同的机器指令时,通过激活一系列彼此很不相同的控制信号来实现对指令的解释,其结果使得控制器往往很少有明确的结构而变得杂乱无章。结构上的这种缺陷使得硬布线控制器的设计和调试非常复杂且代价很大。正因为如此,硬布线控制器被微程序控制器所取代。但是,在同样的半导体工艺条件下,硬布线控制器速度要比微程序控制的快,随着新一代机器及VLSI技术的发展与不断进步,硬布线的随机逻辑设计思想又得到了重视,现代新型计算机体系结构如RISC中多采用硬布线控制逻辑。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,硬布线控制器的结构方框图如右图所示。其中组合逻辑网络产生计算机所需的全部操作命令,是控制器的核心。计算机组成原理,CPU硬布线控制器的微操作中的一个括号的问题 (1)来自指令操作码译码器的输出I1~Im,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~Bj;(3)来自时序产生器的时序信号,包括节拍电位信号M1~Mi和节拍脉冲信号T1~Tk。其中节拍电位信号就是机器周期(CPU周期)信号,节拍脉冲信号是时钟周期信号。组合逻辑网络N的输出信号就是微操作控制信号C1~Cn,用来对执行部件进行控制。另有一些信号则根据条件变量来改变时序发生器的计数顺序,以便跳过某些状态,从而可以缩短指令周期。硬布线控制器的设计注意 (1)采用适宜指令格式,合理分配指令操作码;(2)确定机器周期、节拍与主频;(3)确定机器周期数及一周期内的操作;(4)进行指令综合;综合所有指令的每一个操作命令,写出逻辑表达式,并进行化简。(5)明确组合逻辑电路。将简化后的逻辑表达式用组合逻辑电路来实现。操作命令的控制信号先用逻辑表达式列出,进行化简,考虑各种条件的约束,合理选用逻辑门电路、触发器等器件,采用组合逻辑电路的设计方法产生控制信号。总之,控制信号的设计与实现,技巧性较强,一些专门的开发系统或工具供逻辑设计使用,但是,对全局的考虑主要依靠设计人员的智慧和经验实现。硬布线控制器与微程序控制器相比较,在操作控制信号的形成上有较大的区别外,其它没有本质的区别。对于实现相同的一条指令,不管是采用硬布线控制还是采用微程序控制技术,都可以采用多种逻辑设计方案,导致了各种不同的控制器在具体实现方法和手段上的区别,性能差异。硬布线控制与微程序控制的主要区别归纳为如下方面:在同样的半导体工艺条件下,微程序控制的速度比硬布线控制的速度低,因为执行每条微程序指令都要从控制存储器中读取,影响了速度;而硬布线控制逻辑主要取决于电路延时,因而在超高速机器中。微程序控制器好硬布线控制器有何异同 与硬布线控制器相比较,除在微操作控制信号的形成上有较大的区别,其他没有本质的区别。微程序控制器的控制功能是在存放微程序存储器和存放当前正在执行的 微指令 的寄存器。
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