時序系統和控制方式時序系統和控制方式1時序系統

指令周期是指從取指令、分析取數到執行完該指令所需的全部時間。由于各種指令的操作功能不同，有的簡單，有的復雜，因此各種指令的指令周期不盡相同。時序系統指令周期是指從取指令、分析取數到執2時序系統

機器周期又稱CPU周期。通常把一個指令周期劃分為若干個機器周期，每個機器周期完成一個基本操作。一般機器的CPU周期有取指周期、取數周期、執行周期和中斷周期等。所以有：

指令周期＝i×機器周期時序系統機器周期又稱CPU周期。通常把一個指3時序系統

在一個機器周期內，要完成若干個微操作。這些微操作有的可以同時執行，有的需要按先后次序串行執行。因而應把一個機器周期分為若干個相等的時間段，每一個時間段對應一個電位信號，稱為節拍電位信號。

節拍的寬度取決于CPU完成一次微操作的時間，如：ALU一次正確的運算，寄存器間的一次傳送等。時序系統在一個機器周期內，要完成若干個微操作4時序系統

由于不同的機器周期內需要完成的微操作內容和個數是不同的，因此，不同機器周期內所需要的節拍數也不相同。節拍的選取一般有以下幾種方法：

?統一節拍法

?分散節拍法

?延長節拍法

?時鐘周期插入時序系統由于不同的機器周期內需要完成的微操5時序系統

在節拍中執行的有些微操作需要同步定時脈沖，如將穩定的運算結果打入寄存器，又如機器周期狀態切換等。為此，在一個節拍內常常設置一個或幾個工作脈沖，作為各種同步脈沖的來源。工作脈沖的寬度只占節拍電位寬度的1/n，并處于節拍的末尾部分，以保證所有的觸發器都能可靠、穩定地翻轉。時序系統在節拍中執行的有些微操作需要同步定時6控制方式

CPU的控制方式可以分為同步控制方式、異步控制方式和聯合控制方式3種。控制方式CPU的控制方式可以分為同步控制方式7控制方式

同步控制方式的各項操作都由統一的時序信號控制，在每個機器周期中產生統一數目的節拍電位和工作脈沖。

同步控制方式設計簡單，容易實現；但是對于許多簡單指令來說會有較多的空閑時間，造成較大數量的時間浪費，從而影響了指令的執行速度。控制方式同步控制方式的各項操作都由統一的時8控制方式

在同步控制方式中，各指令所需的時序由控制器統一發出，所有微操作都與時鐘同步，所以又稱為集中控制方式或中央控制方式。控制方式在同步控制方式中，各指令所需的時序9控制方式

異步控制方式即可變時序控制方式，各項操作不采用統一的時序信號控制，而根據指令或部件的具體情況決定，需要多少時間，就占用多少時間。控制方式異步控制方式即可變時序控制方式，各10控制方式

這是一種“應答”方式，各操作之間的銜接是由“結束－起始”信號來實現的。由前一項操作已經完成的“結束”信號，或由下一項操作的“準備好”信號來作為下一項操作的起始信號，在未收到“結束”或“準備好”信號之前不開始新的操作。控制方式這是一種“應答”方式，各操作之間的11控制方式

異步控制采用不同時序，沒有時間上的浪費，因而提高了機器的效率，但是控制比較復雜。

由于這種控制方式沒有統一的時鐘，而是由各功能部件本身產生各自的時序信號自我控制，故又稱為分散控制方式或局部控制方式。控制方式異步控制采用不同時序，沒有時間上的12控制方式

聯合控制方式是同步控制和異步控制相結合的方式。實際上現代計算機中幾乎沒有完全采用同步或完全采用異步的控制方式，大多數是采用聯合控制方式。通常的設計思想是：在功能部件內部采用同步方式或以同步方式為主的控制方式，在功能部件之間采用異步方式。控制方式聯合控制方式是同步控制和異步控制相13指令運行的基本過程

一條指令運行過程可以分為3個階段：取指令階段、分析取數階段和執行階段。指令運行的基本過程一條指令運行過程可以分為314指令運行的基本過程

取指令階段完成的任務是將現行指令從主存中取出來并送至指令寄存器中去。具體的操作如下：

①將程序計數器（PC）中的內容送至存儲器地址寄存器（MAR），并送地址總線（AB）。

②由控制單元（CU）經控制總線（CB）向存儲器發讀命令。指令運行的基本過程取指令階段完成的任務是將現15指令運行的基本過程

③從主存中取出的指令通過數據總線（DB）送到存儲器數據寄存器（MDR）。

④將MDR的內容送至指令寄存器（IR）中。

⑤將PC的內容遞增，為取下一條指令做好準備。

以上這些操作對任何一條指令來說都是必須要執行的操作，所以稱為公共操作。指令運行的基本過程③從主存中取出的指令通過16指令運行的基本過程

公操作的微操作序列如下：

①(PC)→MAR

②Read

③M(MAR)→MDR

④(MDR)→IR

⑤(PC)+1→PC指令運行的基本過程公操作的微操作序列如下：17指令運行的基本過程

取出指令后，指令譯碼器（ID）可識別和區分出不同的指令類型。此時計算機進入分析取數階段，以獲取操作數。由于各條指令功能不同，尋址方式也不同，所以分析取數階段的操作是各不相同的。指令運行的基本過程取出指令后，指令譯碼器（I18指令運行的基本過程

執行階段完成指令規定的各種操作，形成穩定的運算結果，并將其存儲起來。完成執行階段任務的時間稱為執行周期。

計算機的基本工作過程就是取指令、取數、執行指令，然后再取下一條指令……如此周而復始，直至遇到停機指令或外來的干預為止。指令運行的基本過程執行階段完成指令規定的各19時序系統和控制方式時序系統和控制方式20時序系統

指令周期是指從取指令、分析取數到執行完該指令所需的全部時間。由于各種指令的操作功能不同，有的簡單，有的復雜，因此各種指令的指令周期不盡相同。時序系統指令周期是指從取指令、分析取數到執21時序系統

機器周期又稱CPU周期。通常把一個指令周期劃分為若干個機器周期，每個機器周期完成一個基本操作。一般機器的CPU周期有取指周期、取數周期、執行周期和中斷周期等。所以有：

指令周期＝i×機器周期時序系統機器周期又稱CPU周期。通常把一個指22時序系統

在一個機器周期內，要完成若干個微操作。這些微操作有的可以同時執行，有的需要按先后次序串行執行。因而應把一個機器周期分為若干個相等的時間段，每一個時間段對應一個電位信號，稱為節拍電位信號。

節拍的寬度取決于CPU完成一次微操作的時間，如：ALU一次正確的運算，寄存器間的一次傳送等。時序系統在一個機器周期內，要完成若干個微操作23時序系統

由于不同的機器周期內需要完成的微操作內容和個數是不同的，因此，不同機器周期內所需要的節拍數也不相同。節拍的選取一般有以下幾種方法：

?統一節拍法

?分散節拍法

?延長節拍法

?時鐘周期插入時序系統由于不同的機器周期內需要完成的微操24時序系統

在節拍中執行的有些微操作需要同步定時脈沖，如將穩定的運算結果打入寄存器，又如機器周期狀態切換等。為此，在一個節拍內常常設置一個或幾個工作脈沖，作為各種同步脈沖的來源。工作脈沖的寬度只占節拍電位寬度的1/n，并處于節拍的末尾部分，以保證所有的觸發器都能可靠、穩定地翻轉。時序系統在節拍中執行的有些微操作需要同步定時25控制方式

CPU的控制方式可以分為同步控制方式、異步控制方式和聯合控制方式3種。控制方式CPU的控制方式可以分為同步控制方式26控制方式

同步控制方式的各項操作都由統一的時序信號控制，在每個機器周期中產生統一數目的節拍電位和工作脈沖。

同步控制方式設計簡單，容易實現；但是對于許多簡單指令來說會有較多的空閑時間，造成較大數量的時間浪費，從而影響了指令的執行速度。控制方式同步控制方式的各項操作都由統一的時27控制方式

在同步控制方式中，各指令所需的時序由控制器統一發出，所有微操作都與時鐘同步，所以又稱為集中控制方式或中央控制方式。控制方式在同步控制方式中，各指令所需的時序28控制方式

異步控制方式即可變時序控制方式，各項操作不采用統一的時序信號控制，而根據指令或部件的具體情況決定，需要多少時間，就占用多少時間。控制方式異步控制方式即可變時序控制方式，各29控制方式

這是一種“應答”方式，各操作之間的銜接是由“結束－起始”信號來實現的。由前一項操作已經完成的“結束”信號，或由下一項操作的“準備好”信號來作為下一項操作的起始信號，在未收到“結束”或“準備好”信號之前不開始新的操作。控制方式這是一種“應答”方式，各操作之間的30控制方式

異步控制采用不同時序，沒有時間上的浪費，因而提高了機器的效率，但是控制比較復雜。

由于這種控制方式沒有統一的時鐘，而是由各功能部件本身產生各自的時序信號自我控制，故又稱為分散控制方式或局部控制方式。控制方式異步控制采用不同時序，沒有時間上的31控制方式

聯合控制方式是同步控制和異步控制相結合的方式。實際上現代計算機中幾乎沒有完全采用同步或完全采用異步的控制方式，大多數是采用聯合控制方式。通常的設計思想是：在功能部件內部采用同步方式或以同步方式為主的控制方式，在功能部件之間采用異步方式。控制方式聯合控制方式是同步控制和異步控制相32指令運行的基本過程

一條指令運行過程可以分為3個階段：取指令階段、分析取數階段和執行階段。指令運行的基本過程一條指令運行過程可以分為333指令運行的基本過程

取指令階段完成的任務是將現行指令從主存中取出來并送至指令寄存器中去。具體的操作如下：

①將程序計數器（PC）中的內容送至存儲器地址寄存器（MAR），并送地址總線（AB）。

②由控制單元（CU）經控制總線（CB）向存儲器發讀命令。指令運行的基本過程取指令階段完成的任務是將現34指令運行的基本過程

③從主存中取出的指令通過數據總線（DB）送到存儲器數據寄存器（MDR）。

④將MDR的內容送至指令寄存器（IR）中。

⑤將PC的內容遞增，為取下一條指令做好準備。

以上這些操作對任何一條指令來說都是必須要執行的操作，所以稱為公共操作。指令運行的基本過程③從主存中取出的指令通過35指令運行的基本過程

公操作的微操作序列如下：

①(PC)→MAR

②Read

③M(MAR)→MDR

④(MDR)→IR

⑤(PC)+1→PC指令運行的基本過程公操作的微操作序列如下：36指令運行的基本過程

取出指令后，指令譯碼器（ID）可識別和區分