（2）微程序控制器可通过增加或修改控 制存储器的内容来修改或扩充指令系统， 组合逻辑控制器修改或扩充指令系统的难 度很大；
（3）微程序控制器因为每次要对控制存 储器进行读取，因而速度较慢，组合逻 辑控制器速度较快，仅取决于电路延迟；
（4）一般计算机采用微程序控制器，只 有RISC采用组合逻辑控制器。
（1）同步控制
由CPU或其他设备提供
①定义：各项操作受统一时序控制。
②特点：有明显时序时间划分，时钟周期时
间固定，各步操作的衔接、各部件之间的数
据传送受严格同步定时控制。
③优缺点：时序关系简单，时序划分规整，
控制不复杂；控制逻辑易于集中，便于管理。
时间安排不合理。
④应用场合：用于CPU内部、设备内部、系
按操作码对数据进行运算处理。
3 时序控制方式
是一个工作周
即时序信号与操作的关系 期中每个步骤 1.硬布线控制器的时序划分 需要多长时间
●
采用三级时序指系令统执：行过程
中一个操作阶
工作脉冲1 工作脉冲2
….. ……….
段需要的时时钟间周期1
(节拍1)
工作周期1 时钟周期2 工作脉冲k
(节拍2)
指令周期
…...
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
信号
4.状态寄存器PSW
来自M
功能：指示程序运行方式，反映程序运行结果。
例. 某机的PSW
15
12 11
87 6 5 4 3 2 1 0
工作方式
优先级 T N Z V C
微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
…...
控制最基本的操作(微操作)的命令
微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
…...
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
信号
2.程序计数器PC
来自M
功能：指示指令在M中的位置。
顺序执行： PC+1
转移执行： PC先+1，再用转移地址修改PC
微命令序列
I/O状态 控制台信息
总线周期长度可变，时钟周期长度不变。
例.一个总线周期包含4个时钟周期
T1 T2 T3 T4
时钟
送地址 读/写数据 结束
总线周期(4T)
同步方式
时钟
T1
送地址
T2 T3 Tw4
读/写数据
T4
结束
总线周期(5T)
扩展同步方式
③同步方式引入异步应答 以固定时钟周期作为时序基础，引入应答思想。
例.8088最大模式，用一根总线请求/应答线 实现总线权的转移。
CPU使用 CPU使用 设备使用 CPU使用
总线 总线
总线
总线
RTQ/G
若干时钟
若干时钟
设备请求 CPU响应， 设备释放
总线权 总线权交设备 总线权
CPU 设备 CPU 设备 CPU 设备
4 组合逻辑控制方式的优缺点及应用 1.组合逻辑控制方式
综合化简产生微命令的条件，形成逻辑 式，用组合逻辑电路实现；
执行指令时，由组合逻辑电路(微命令发 生器)在相应时间发出所需微命令，控制 有关操作。
2.优缺点 ● 产生微命令的速度较快。 ● 设计不规整，设计效率较低； ● 不易修改、扩展指令系统功能。
3.应用场合 用于高速计算机，或小规模计算机。
组合逻辑控制器与微程序控制器的比 较
（1）微程序控制器采用软件进行控制， 组合逻辑控制器采用硬件进行控制；
统总线操作 (各挂接部件速度相近，传送时间确
定，传送距离较近)。
（2）异步控制
①定义：各项操作按不同需要安排时间，不受统 一时序控制。
②特点:无统一时钟周期划分，各操作间的衔
接和各部件之间的信息交换采用异步应答方式。
例.异步传送操作 ● 主设备： 申请并掌握总线权的设备。 ● 从设备： 响应主设备请求的设备。
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
5.时序线路
来自M
功能：控制操作时间和操作时刻。
产生脉冲型 微命令，控 制定时操作
振荡器
分频器
时钟脉冲
工作脉冲
产生电位
型微命令，
控制操作
时间段 时钟周期(节拍)
微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
…...
送M
译 码
OP 寻
总线
主
发/接
从
接/发
③优缺点：时间安排紧凑、合理；控制复杂。 ④应用场合： 用于异步总线操作(各挂接部件速 度差异大，传送时间不确定，传送距离较远)。
（3）联合控制方式 ①不同指令安排不同时钟周期数 指令周期长度可变，时钟周期长度不变。
②总线周期中插入延长周期 经总线传送一次数据所用的时间(送地址、读/写)
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
来自M
2 控制器工作过程
1.取指令 PC 地址
PC+1
M 指令 PC
IR 、译码(θ、寻址方式)
微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
…...
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
2.取数
来自M
按寻址方式，或从寄存器取数，或从存储器 取数。 3.执行
第20讲 硬布线控制器
一条指令的实现可分成取指、计算地址、 取数及执行等几个步骤。在微程序控制方 式中，每一步由一条微指令实现，硬布线 控制的计算机中由指令的操作码直接控制 并产生实现上述各步骤所需的控制信号。 在大部分情况下，每一步由一个机器周期 实现。
硬布线控制器原理
1 控制器组成
微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
信号
…...
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
来自M
微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
…...
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
信号
来自M
1.微命令发生器
电位型 功能：产生全机所需的各种微命令 脉冲型
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
…...
送M
译 码
OP 寻
IR
PC
+1
地址形成 送M或ALU
D
信号
3.指令寄存器IR
来自M
功能：存放现行指令。
决定操作
操作码字段 译码器 微命令发生器 性质
寻
地址码字段 地址形成部件 操作数地址D转移地址微命令序列
I/O状态 控制台信息
运行状态
微命令 发生器
PSW
时序
….
工作周期2
工作脉冲用来对微
……
时钟周操期作m进行定时（针
(节拍m对)寄存器的操作）
工作周期n
….
● 时序关系：
晶振输出
工作脉冲P 对微操作定时
打入IR 打入PC
时钟T1 控制分步操作时间
取出指令
时钟T2
修改PC
工作周期1 控制不同阶段操作时间 取指
工作周期2 工作周期3
取数
指令周期
执行
2.时序控制方式及其变化