"第十章：控制单元的设计研究——组合逻辑与微程序控制方法比较"

第十章_lect1；第10章 控制单元的设计系统结构研究所· 计算机组成原理2Research Institute of Computer Architecture · Computer Organization 第10章 控制单元的设计 系统结构研究所· 计算机组成原理 2 Research Institute of Computer Architecture · Computer Organization 第10章 控制单元的设计 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 3 Research Institute of Computer Architecture · Computer Organization 控制器的类型  组合逻辑型：核心是微操作产生部件，用组合逻辑设计思想，以布尔代数为工具设计。输入信号来自指令译码器的输出、时序发生器的时序信号和程序运行结果特征及状态，输出为带有时间标志的微操作控制信号。  微程序控制型：将机器指令分解为基本微命令序列，用二进制码表示微命令，并编成微指令，多条微指令形成微程序。每种机器指令对应一段微程序，在制造CPU时固化在CPU中的一个控制存储器中（CS或CM）中。执行一条机器指令时，CPU依次从CS中取微指令，从而产生微命令. 在计算机体系结构中，控制单元是计算机的组成之一，它负责指令的解码和执行，以及处理器中各个部件之间的数据传输与控制信号的生成。在第10章中，我们主要讨论了控制单元的设计，包括组合逻辑设计和微程序设计。这些设计对于计算机系统的性能、功耗和可扩展性都具有重要影响。 组合逻辑设计是一种基于布尔代数的设计思想，它将输入信号来自指令译码器的输出、时序发生器的时序信号和程序运行结果特征及状态，通过组合逻辑电路生成带有时间标志的微操作控制信号。这种设计方法具有结构简单、性能高效的特点，但随着指令集的复杂度和多样性增加，其设计和调试的难度也相应增加。 而微程序设计则是将机器指令分解为基本微命令序列，用二进制码表示微命令，并编成微指令，多条微指令形成微程序。每种机器指令对应一段微程序，在制造CPU时固化在CPU中的一个控制存储器中（CS或CM）中。执行一条机器指令时，CPU依次从CS中取微指令，从而产生微命令。这种设计方法的优势在于能够灵活适应多样的指令集和编址模式，但相应的硬件成本和功耗也会有所增加。 总的来说，控制单元的设计对于计算机体系结构的性能、功耗和可扩展性都具有重要的影响。在实际的计算机系统设计中，需要根据具体的需求和应用场景进行选择合适的设计方法，并在性能、功耗和成本之间进行权衡。同时，随着技术的进步和需求的不断变化，控制单元的设计也将面临新的挑战和机遇，如如何更好地支持并行计算、如何提高能效比、如何实现更高的性能等。因此，控制单元的设计将继续是计算机体系结构研究的重要课题之一。