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BURKERT宝德8804系列控制器选型资料

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详细介绍

BURKERT宝德8804系列控制器选型资料

控制器是整个CPU的指挥控制中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。指令寄存器指令寄存器:用以保存当前执行或即将执行的指令的一种寄存器。指令内包含有确定操作类型的操作码和指出操作数来源或去向的地址。指令长度随不同计算机而异,指令寄存器的长度也随之而异。计算机的所有操作都是通过分析存放在指令寄存器中的指令后再执行的。指令寄存器的输人端接收来自存储器的指令,指令寄存器的输出端分为两部分。操作码部分送到译码电路进行分析,指出本指令该执行何种类型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存储器,作为取数或存数的地址。存储器可以指主存、高速缓存或寄存器栈等用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器(DR)中,然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。程序计数器:指明程序中下一次要执行的指令地址的一种计数器,又称指令计数器。它兼有指令地址寄存器和计数器的功能。当一条指令执行完毕的时候,程序计数器作为指令地址寄存器,其内容必须已经改变成下一条指令的地址,从而使程序得以持续运行。为此可采取以下两种办法:
*种办法是在指令中包含了下一条指令的地址。在指令执行过程中将这个地址送人指令地址寄存器即可达到程序持续运行的目的。这个方法适用于早期以磁鼓、延迟线等串行装置作为主存储器的计算机。根据本条指令的执行时间恰当地决定下一条指令的地址就可以缩短读取下一条指令的等待时间,从而收到提高程序运行速度的效果
二种办法是顺序执行指令。一个程序由若干个程序段组成,每个程序段的指令可以设计成顺序地存放在存储器之中,所以只要指令地址寄存器兼有计数功能,在执行指令的过程中进行计数,自动加一个增量,就可以形成下一条指令的地址,从而达到顺序执行指令的目的。这个办法适用于以随机存储器作为主存储器的计算机。当程序的运行需要从一个程序段转向另一个程序段时,可以利用转移指令来实现。转移指令中包含了即将转去的程序段入口指令的地址。执行转移指令时将这个地址送人程序计数器(此时只作为指令地址寄存器,不计数)作为下一条指令的地址,从而达到转移程序段的目的。子程序的调用、中断和陷阱的处理等都用类似的方法。在随机存取存储器普及以后,

第二种办法的整体运行效果大大地优于*种办法,因而顺序执行指令已经成为主流计算机普遍采用的办法,程序计数器就成为中央处理器不可或缺的一个控制部件

BURKERT宝德8804系列控制器选型资料
控制器图册
操作控制器
CPU内的每个功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之间传送及数据的流动控制部件的实现。通常把许多数字部件之间传送信息的通路称为“数据通路”。信息从什么地方开始,中间经过哪个寄存器或多路开关,zui后传到哪个寄存器,都要加以控制。在各寄存器之间建立数据通路的任务,是由称为“操作控制器”的部件来完成的。

操作控制器的功能就是根据指令操作码和时序信号,产生各种操作控制信号,以便正确地建立数据通路,从而完成取指令和执行指令的控制。
数据缓冲:由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高,故在控制器中必须设置一缓冲器。在输出时,用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据,然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给I/O设备;在输入时,缓冲器则用于暂存从I/O设备送来的数据,待接收到一批数据后,再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。
 差错控制:设备控制器还兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误,通常是将差错检测码置位,并向 CPU报告,于是CPU将该次传送来的数据作废,并重新进行一次传送。这样便可保证数据输入的正确性。
 数据交换:这是指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者,是通过数据总线,由CPU并行地把数据写入控制器,或从控制器中并行地读出数据;对于后者,是设备将数据输入到控制器,或从控制器传送给设备。为此,在控制器中须设置数据寄存器。
 状态说明:标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供CPU了解。例如,仅当该设备处于发送就绪状态时,CPU才能启动控制器从设备中读出数据。为此,在控制器中应设置一状态寄存器,用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄存器的内容读入后,便可了解该设备的状态。
 接收和识别命令:CPU可以向控制器发送多种不同的命令,设备控制器应能接收并识别这些命令。为此,在控制器中应具有相应的控制寄存器,用来存放接收的命令和参数,并对所接收的命令进行译码。例如,磁盘控制器可以接收CPU发来的Read、Write、Format等15条不同的命令,而且有些命令还带有参数;相应地,在磁盘控制器中有多个寄存器和命令译码器等。
①设计机器的指令系统:规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能。
②初步的总体设计:如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等。
③绘制指令流程图:标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作。
④编排操作时间表:即根据指令流程图分解各操作为微操作,按时间段列出机器应进行的微操作。
⑤列出微操作信号表达式,化简,电路实现。

BURKERT宝德8804系列控制器选型资料
控制器图册
组合逻辑控制器的基本组成
(1)指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分:操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质,如加法、减法等;地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息(这时通过地址形成电路来形成操作数地址)。有一种指令称为转移指令,它用来改变指令的正常执行顺序,这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。
(2)操作码译码器用:来对指令的操作码进行译码,产生相应的控制电平,完成分析指令的功能。

(3)时序电路:用来产生时间标志信号。在微型计算机中,时间标志信号一般为三级:指令周期、总线周期和时钟周期。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式(如上面的A→L表达式)的电路实现,它是组合逻辑控制器中zui为复杂的部分。

(4)指令计数器:用来形成下一条要执行的指令的地址。通常,指令是顺序执行的,而指令在存储器中是顺序存放的。所以,一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成,微操作命令“ 1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令,则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段,因此将其直接送往指令计数器。

微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。

 地址识别:就像内存中的每一个单元都有一个地址一样,系统中的每一个设备也都有一个地址,而设备控制器又必须能够识别它所控制的每个设备的地址。此外,为使CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据,这些寄存器都应具有*的地址

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