1、 2005.11.21計算機組成原理Computer Organization北京化工大學信息科學與技術學院韓 陽本科課程教學 CSE3260D 計算機組成原理5.4 時序產生器和控制方式5.4.1 時序控制方式及其變化21.同步控制各項操作受一致時序控制。定義：特點： 有明顯時序時間劃分，優缺陷： 時序關系簡單，時序劃分規整，控制不復雜；時間安排不合理。運用場所： 用于CPU內部、設備內部、系統總線操作 控制邏輯易于集中，便于管理。 (各掛接部件速度相近，傳送時間確定，傳送間隔較近)。 時鐘周期時間固定， 各步操作的銜接、各部件之間的數據傳送受嚴厲同步定時控制。各項操作受一致時序控制。由CP

2、U或其他設備提供32.異步控制 各項操作按不同需求安排時間，不受一致時序控制。定義：特點： 無一致時鐘周期劃分，例.異步傳送操作 主設備：懇求并掌握總線權的設備。 各操作間的銜接和各部件之間的信息交換采用異步應對方式。總線主從 從設備：呼應主設備懇求的設備。發/接接/發4主設備獲得總線控制權 操作流程： 主設備訊問從設備主設備發送/接納數據主設備釋放總線控制權 從設備預備好？YN主設備輸出端與總線銜接主設備輸出端與總線斷開5時間安排緊湊、合理；控制復雜。優缺陷：運用場所： 用于異步總線操作(各掛接部件速度差別大，傳送時間不確定，傳送間隔較遠)。5.4 時序產生器和控制方式63. 結合控制同步與

3、異步控制相結合75.4 時序產生器和控制方式大部分操作序列安排在固定的機器周期中，對某些難以確定的操作以執行部件的應對信號作為本次操作的終了；各條指令周期的機器周期(CPU周期/任務周期)數不固定。4. 同步方式的變化指令周期長度可變，時鐘周期長度不變。可用計數器指示時鐘周期數的變化。不同指令安排不同時鐘周期數總線周期中插入延伸周期經總線傳送一次數據所用的時間(送地址、讀/寫)5.4 時序產生器和控制方式8總線周期長度可變，時鐘周期長度不變。總線周期(4T)例.一個總線周期包含4個時鐘周期時鐘T1T3T2T4送地址讀/寫數據 終了同步方式時鐘T1T3T2T4T4T4Tw送地址讀/寫數據 終了總

4、線周期(5T)擴展同步方式9同步方式引入異步應對以固定時鐘周期作為時序根底，引入應對思想。例.8088最大方式，用一根總線懇求/應對線實現總線權的轉移。設備懇求總線權RQ/GTCPU運用總線CPU運用總線CPU運用總線設備運用總線設備設備CPUCPU呼應，總線權交設備CPU設備釋放總線權CPU設備假設干時鐘假設干時鐘1011判別CPU對主存的訪問既可采用同步控制方式也可采用異步控制方式。在主機內部既可采用同步控制方式也可采用異步控制方式。在CPU內部只能運用同步控制方式。在主機與外設之間進展數據傳送只能運用異步方式。5.4 時序產生器和控制方式5.4.2 時序信號產生器5.4 時序產生器和控制

5、方式 用組合邏輯電路實現時序。 微程序控制器中運用的時序信號產生器由時鐘源、環形脈 沖發生器、節拍脈沖和讀寫時序譯碼邏輯、啟停控制邏輯等部分組成。 12指令時序信號最根本的體制是 電位-脈沖制時序控制方式：指微操作與時序信號之間采取何種關系相互對應。5.4.2 時序信號產生器5.4 時序產生器和控制方式 121、計算機 采用的多級時序體制 (1)采用硬連布線邏輯(門電路+觸發器組成)的計算機采用三級時序體制： 主形狀周期- 節拍電位-節拍脈沖主形狀周期反映了某個形狀周期的繼續時間，通常用觸發器的形狀繼續時間表示。一個主形狀周期包含假設干個節拍電位。節拍電位表示一個CPU周期的時間，包含多個節拍

6、脈沖節拍脈沖指的是節拍電位內的控制脈沖,對應了最根本的定時信號.5.4.2 時序信號產生器5.4 時序產生器和控制方式 122微程序控制器設計的計算機的多級時序體制是兩級體制： 節拍電位節拍脈沖 節拍電位對應CPU周期， 節拍脈沖對應時鐘周期5.4 時序產生器和控制方式5.4.2 時序信號產生器時鐘源環形脈沖發生器時序135.4 時序產生器和控制方式13時鐘源：為環形脈沖發生器提供頻率穩定且電平匹配的方波時鐘脈沖信號；通常由石英晶體振蕩器和與非門組成的正反響振蕩電路組成，輸出送至環形脈沖發生器。環形脈沖發生器：產生一組有序的間隔相等或不等的脈沖序列(經過譯碼電路來產生最后所需的節拍脈沖)，由邊

7、沿觸發構造的D觸發器構成的移位存放器方式。5.4 時序產生器和控制方式13啟停控制邏輯環形脈沖發生器時鐘脈沖源IORQ MREQ RD WE T1 T2 T3 T4 節拍脈沖和讀寫時序譯碼邏輯MREQ IORQ RD WE時序產生器框圖IORQ MREQ RD WE T1 T2 T3 T4 時鐘脈沖源保證節拍的完好性產生計算機所需求的節拍脈沖和讀寫時序為環行脈沖發生器提供頻率穩定的方波時鐘脈沖產生一組有序的脈沖序列，以便經過譯碼產生最后需求的節拍脈沖1環形脈沖發生器與譯碼邏輯CPU發總清零信號，Q4=1，門3開，當開場出現時其他Ci=0C4的能夠跳變點在 的 C1的能夠跳變點在 C2的能夠跳變點在 C3的能夠跳變點在 的