計算機體系結構中的控制單元設計是什麼?
控制單元透過生成一組與主時鐘同步的訊號來驅動相應的處理硬體。控制單元執行的兩個主要操作是指令解釋和指令排序。
控制單元的主要功能是從主存中獲取資料,確定涉及到的裝置和操作,併產生控制訊號來執行這些操作。
控制單元型別
控制單元組織主要有以下兩種型別:
硬佈線控制
在硬佈線組織中,控制邏輯由門、觸發器、譯碼器和其他數位電路實現。它可以被最佳化以實現快速的操作模式。在微程式組織中,控制資料儲存在控制儲存器中。
控制儲存器被程式設計為啟動所需的微操作序列。如果需要修改或更改設計,硬佈線控制需要更改各種元素之間的佈線。
控制單元的框圖顯示在圖中。它包括兩個譯碼器、一個序列計數器和一些控制邏輯閘。
從儲存器讀取的一些指令被放置在指令暫存器 (IR) 中。因此,IR 被分成三個部分,例如 I 位、操作碼和第 0 位到第 11 位。操作碼由一個 3 * 8 譯碼器解碼,其輸出由符號 D0 到 D7 表示。
相應操作碼的二進位制值是符號中下標的數字。指令的第 15 位符號 I 被傳輸到一個觸發器。控制邏輯閘具有來自第 0 位到第 11 位的位。
序列計數器是 4 位計數器,以二進位制形式從 0 計數到 15。它可以同步遞增或清零。從 T0 到 T15 的定時訊號是譯碼器的解碼輸出。
微程式控制
微程式控制將其控制資料儲存在控制儲存器中。它可以啟動重要的微操作集,控制儲存器被程式設計。微程式控制中的更改和修改可以透過升級控制儲存器中的微程式來完成。
該圖顯示了微程式控制組織的通用配置。
控制被假定為一個只讀儲存器 (ROM),其中所有控制資料都永久儲存。ROM 支援微指令的地址。另一個暫存器是控制資料暫存器,它儲存從儲存器讀取的微指令。它包括一個控制字,該控制字包含資料處理器的 一個或多個微操作。
在此操作期間應評估下一個地址。它在下一個地址生成器中進行評估。因此,它被傳輸到控制地址暫存器以進行讀取。下一個地址生成器稱為微程式排序器。它取決於排序器的輸入,它決定下一個微指令的地址。微指令可以透過不同的方法確定。