2021年计算机组成原理时序产生器和控制方式讲义.ppt

时序产生器和控制方式



2021/1/26
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序产生器作用和体制
作用：
控制器用时序信号指挥机器工作
CPU可以用时序信号/周期信息来辨认从内存中取出的是指令（取指）还是数据（执行）
一个CPU周期中时钟脉冲对CPU的动作有严格的时序约束
操作控制器发出的各种信号是时间（时序信号）和空间（部件操作信号）的函数。
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序产生器作用和体制
体制
组成计算机硬件的器件特性决定了时序信号的基本体制是电位—脉冲制（以触发器为例）
电位输入端
时钟脉冲输入端
电位
输入端
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序产生器作用和体制
D为电位输入端
CP（Clock Pulse）为脉冲输入端
R,S为电位输入端
特性方程如下
D=0时，CP上升沿到来时，D触发器状态置0
D=1时，CP上升沿到来时，D触发器状态置1
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序产生器作用和体制
触发器使用举例：
CP连接时序发生器
D、Q连接寄存器和总线
寄存器内容输出到总线：
寄存器数据准备好
CP上升沿出现
内容被打入总线或从总线打入寄存器、存储器
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序产生器作用和体制
硬布线控制器，采用主状态周期—节拍电位—节拍脉冲三级体制
时序信号产生电路复杂
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序产生器作用和体制
微程序控制器，节拍电位—节拍脉冲二级体制，节拍电位=CPU周期
利用微程序顺序执行来实现微操作
时序信号产生电路简单
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序信号产生器
功能：产生时序信号
各型计算机产生时序电路不相同
大、中型计算机的时序电路复杂，微型计算机的时序电路简单
构成：
时钟源：石英晶体振荡器
环形脉冲发生器
节拍脉冲和读写时序译码逻辑
启停控制逻辑
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序信号产生器
构成
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计算机组成原理时序产生器和控制方式
、时序信号产生器
时钟源----石英？
若在石英晶体上施加交变电场，则晶体晶格将产生机械振动，当外加电场的频率和晶体的固有振荡频率一致时，则出现晶体的谐振。由于石英晶体在压力下产出的电场强度很小，这样仅需很弱的外加电场即可产生形变，这一特性使压电石英晶体很容易在外加交变电场激励下产生谐振。其振荡能量损耗小，振荡频率极稳定。这些再加上石英优良的机械、电气和化学稳定性，使它自40年代以来就成为石英钟、电子表、电话、电视、计算机等与数字电路有关的频率基准元件。
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计算机组成原理时序产生器和控制方式