本资源是一份关于"计算机组成控制单元的设计"的详细讲解文档,共有54页,主要围绕微指令相关理论展开。章节分为两个部分:组合逻辑设计和微程序设计。
在组合逻辑设计部分,首先介绍了控制单元的基本框架,包括CU(控制单元)的外特性,如IR(指令寄存器)操作码译码。核心概念是节拍信号(CLKT0T1T2T3),用来安排CPU内部的同步控制,确保一个机器周期内有三个节拍。微操作的节拍安排遵循三个原则:微操作顺序不可随意更改、不同对象的微操作尽量在同一节拍内完成,以及考虑微操作的时间效率。
具体到各个周期的微操作节拍安排,如取指周期、间址周期、执行周期和中断周期,都有详细的微操作序列和时序。例如,取指周期涉及的操作有FE(读取指令)、IND(间址操作)等;执行周期则包括CLA(条件分析)、COM(计算)、ADD(加法)、STA(存储)、LDA(加载)、JMP(跳跃)和BAN(禁止)等。
组合逻辑设计的步骤中,操作时间表的创建和微操作命令的简化表达式是关键,这些有助于设计出逻辑图。尽管逻辑图可能复杂,但要求设计思路清晰,便于理解和调试,然而也可能会面临修改困难的问题。
微程序设计部分追溯到了1951年,讲述了微程序设计的思想起源,特别是英国剑桥大学教授Wilkes的工作,他实现了将一条机器指令分解为一系列微操作,这是现代计算机设计中的重要里程碑。
这份文档深入探讨了计算机组成控制单元的实现原理,特别关注微指令如何通过精确的节拍管理和微程序设计来控制CPU的行为,这对于理解计算机体系结构和指令级并行处理技术具有重要意义。