組合邏輯

組合邏輯控制器由時(shí)序電路、指令譯碼電路和組合邏輯電路三部分組成。通過指令譯碼器確定當(dāng)前執(zhí)行的指令，結(jié)合時(shí)序電路產(chǎn)生的節(jié)拍，共同作為組合邏輯電路的輸人結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。組合邏輯控制器是由復(fù)雜組合邏輯門電路和觸發(fā)器構(gòu)成，執(zhí)行速度快，因此在計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)比如RISC中得到廣泛應(yīng)用。[1]

設(shè)計(jì)步驟：

1、設(shè)計(jì)機(jī)器的指令系統(tǒng)：規(guī)定指令的種類、指令的條數(shù)以及每一條指令的格式和功能；

2、初步的總體設(shè)計(jì)：如寄存器設(shè)置、總線安排、運(yùn)算器設(shè)計(jì)、部件間的連接關(guān)系等；

3、繪制指令流程圖：標(biāo)出每一條指令在什么時(shí)間、什么部件進(jìn)行何種操作；

4、編排操作時(shí)間表：即根據(jù)指令流程圖分解各操作為微操作，按時(shí)間段列出機(jī)器應(yīng)進(jìn)行的微操作；

5、列出微操作信號(hào)表達(dá)式，化簡(jiǎn)，電路實(shí)現(xiàn)。

基本組成：

1、指令寄存器用來存放正在執(zhí)行的指令。指令分成兩部分：操作碼和地址碼。操作碼用來指示指令的操作性質(zhì)，如加法、減法等；地址碼給出本條指令的操作數(shù)地址或形成操作數(shù)地址的有關(guān)信息（這時(shí)通過地址形成電路來形成操作數(shù)地址）。有一種指令稱為轉(zhuǎn)移指令，它用來改變指令的正常執(zhí)行順序，這種指令的地址碼部分給出的是要轉(zhuǎn)去執(zhí)行的指令的地址。

2、操作碼譯碼器：用來對(duì)指令的操作碼進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生相應(yīng)的控制電平，完成分析指令的功能。

3、時(shí)序電路：用來產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)志信號(hào)。在微型計(jì)算機(jī)中，時(shí)間標(biāo)志信號(hào)一般為三級(jí)：指令周期、總線周期和時(shí)鐘周期。微操作命令產(chǎn)生電路產(chǎn)生完成指令規(guī)定操作的各種微操作命令。這些命令產(chǎn)生的主要依據(jù)是時(shí)間標(biāo)志和指令的操作性質(zhì)。該電路實(shí)際是各微操作控制信號(hào)表達(dá)式（如上面的A→L表達(dá)式）的電路實(shí)現(xiàn)，它是組合邏輯控制器中復(fù)雜的部分。

4、指令計(jì)數(shù)器：用來形成下一條要執(zhí)行的指令的地址。通常，指令是順序執(zhí)行的，而指令在存儲(chǔ)器中是順序存放的。所以，一般情況下下一條要執(zhí)行的指令的地址可通過將現(xiàn)行地址加1形成，微操作命令“1”就用于這個(gè)目的。如果執(zhí)行的是轉(zhuǎn)移指令，則下一條要執(zhí)行的指令的地址是要轉(zhuǎn)移到的地址。該地址就在本轉(zhuǎn)移指令的地址碼字段，將其直接送往指令計(jì)數(shù)器。

微程序控制器的提出是因?yàn)榻M合邏輯設(shè)計(jì)存在不便于設(shè)計(jì)、不靈活、不易修改和擴(kuò)充等缺點(diǎn)。

微程序

微程序控制(簡(jiǎn)稱微碼控制)的基本思路是：用微指令產(chǎn)生微操作命令，一條指令的功能通過執(zhí)行一系列基本操作來完成，這些基本操作稱為微操作，每個(gè)微操作在相應(yīng)控制信號(hào)的控制下執(zhí)行，這些控制信號(hào)在微程序設(shè)計(jì)中稱為微命令。微程序是一個(gè)微指令序列，對(duì)應(yīng)于一條機(jī)器指令的功能，每條微指令是一個(gè)0/1序列，其中包含若干個(gè)微命令，它完成一個(gè)基本運(yùn)算或傳送功能，有時(shí)也將微指令字，稱作控制字(controlword)[2]。