5.5 硬布线控制器

（4）设计步骤
• ①画出指令流程图 • ②列出微操作时间表


将指令流程图中的微操作合理地安排到各个机器周 期的相应节拍和脉冲中去； 微操作时间表形象地表明：什么时间、根据什么条 件发出哪些微操作信号。
5.5 硬布线控制器

③进行微操作信号的综合
当列出所有指令的微操作时间表之后，需 要对它们进行综合分析，把凡是要执行某一微 操作的所有条件(哪条指令、哪个机器周期、哪 个节拍和脉冲等)都考虑在内，加以分类组合， 列出各微操作产生的逻辑表达式，然后加以简 化，使逻辑表达式更为合理。
硬布线控制器结构方框图
某一微操作控制信号C是指令操作码译码器输出Im、时序信号（节 拍电位Mi，节拍脉冲Tk）和状态条件信号Bj的逻辑函数。
5.5 硬布线控制器

3、逻辑原理 （1）逻辑原理图 C f ( I m , M i , Tk , B j )
• C是输出，作为为微操作控制信号 • Im为译码器输出 • Mi为节拍电位 • Tk为节拍脉冲 • Bj为状态条件，即反馈信息

例3: 根据图5.29，写出以下操作控制信号RD （I）、RD（D）、WE（D）、LDPC、 LDIR、LDAR、LDDR、PC+1、LDR2的逻 辑表达式。其中每个操作控制信号的含义是：
• • • • • • • • • RD（I）—指存读命令 RD（D）—数存读命令 WE（D）——数存写命令 LDPC—打入程序计数器 LDIR—打入指令寄存器 LDAR—打入数存地址寄存器 LDDR—打入数据缓冲寄存器 PC+1—程序计数器加1 LDR2—打入R1寄存器
5.5 硬布线控制器

（2）指令的执行流程
• 微程序控制器时序信号简单。只需要若干节拍 脉冲信号即可。 • 组合逻辑控制器除了节拍脉冲信号外，还需要 节拍电位信号。
5.5 硬布线控制器

工作原理
• 当机器加电工作时，某一操作控制信号C在某 条特定指令和状态条件下，在某一时序信号的 特定节拍电位和节拍脉冲时间间隔中起作用， 从而激活这条控制信号线，对执行部件实施控 制。
5.5 硬布线控制器

④实现电路 根据整理并化简的逻辑表达式组，可以 用一系列组合逻辑电路加以实现，加根据 逻辑表达式画出逻辑电路图，用逻辑门电 路的组合来实现之，也可以直接根据逻辑 表达式，用PLA或其他逻辑电路实现。 PS. PLA(Programmable logic arrays) 可编程逻辑阵列ADD、ST源自、JMP、 NOP、CLAT2
T3 T4 T1 T2 T3 T4 ADD、STA ADD、STA、JMP
M3
进行微操作信号的综合

图5.29中五条指令的微操作控制信号举例。
LDAR=M1· T4+M2(ADD+STA+JMP)· T4 LDDR=M1· T3+M3(ADD+STA)· T3 LDIR=M1· T4 其中M1、M2、M3是三个节拍电位信号；T3、 T4为时钟周期信号；ADD、STA、JMP是指令OP字段 译码器的输出信号。 • 最后给出电路（省略） • • • •
5.5 硬布线控制器
P167 图5.29
节拍 电位
若干个 节拍脉 冲 图5.29 硬布线控制器的指令周期流程图
5.5 硬布线控制器

（3）微操作控制信号的产生
• 在硬布线控制器中，某一微操作控制信号由布 尔代数表达式描述的输出函数产生。 • 设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所 有机器指令流程图，寻找出产生同一个微操作 信号的所有条件，并与适当的节拍电位和节拍 脉冲组合，从而写出其布尔代数表达式并进行 简化，然后用门电路或可编程器件来实现。
数据通路图
RD/WR
LDDR
LDIR
PC+1
LDPC LDAR
图5.29 硬布线控制器的指令周期流程图
列出微操作时间表（根据数据通路和操作流 程图） 节拍
电位 脉冲 LDAR LDDR LDIR
T1
T2 M1 T3 T4 T1 M2 ADD、STA、JMP、 NOP、CLA
ADD、STA、JMP、 NOP、CLA
硬布线控制器
5.5 硬布线控制器

1、实现方法
• 通过逻辑电路直接连线而产生的，又称为组合逻辑控 制方式，由门电路和触发器构成物理布线。

2、设计目标
• • • • • 使用最少元件（复杂的树形网络） 操作速度最高 结构复杂不易调试，小的修改需要全盘重新设计布线 VLSI与速度需求 硬布线控制器的没落和复兴…