第六章
计算机的工作过程：
加电→产生reset信号→执行程序→停机→停电。
控制器的功能
取指令： 分析指令：或叫解释指令、指令译码等。 执行指令：形成相应的操作控制信号序列，对运算结果的处理以及下条指令地址的形成。
控制程序和数据的输入与结果输出：根据程序的安排或人的干预，在适当的时候向输入输出设备发出一些相应的命令来完成I／O功能，这实际上也是通过执行程序来完成的。
对异常情况和某些请求的处理：
• 控制器的组成
程序计数器(PC) 指令寄存器（IR） 指令译码器或操作码译码器 脉冲源及启停线路 时序控制信号形成部件
一条加法指令的执行过程:
从存储器取指令，送入指令寄存器，并进行操作码译码（分析指令）。程序计数器加1，为下一条指令做好准备。控制器发出控制信号：PC->AB,W/R=0,M/IO=1;DR->IR,PC+1.
在ALU计算数据地址，将计算得到的有效地址送入地址寄存器AR，控制器发出的控制信号
到寄存器取数
进行加法运算，结果送入寄存器，并根据运算结果置状态位N,Z,V,C.
微程序设计时，要考虑下面三个问题：
(1) 如何缩短微指令字长；
(2) 如何减少微程序长度；
(3) 如何提高微程序的执行速度。
微指令的编译法（编码译码方法）
1．直接控制法(不译码法 )
2．字段直接编译法（使用较普遍）
3．字段间接编译法
产生后继微指令的微地址的方法。常见的有：
(1) 以增量方式产生后继微地址
(2) 增量与下址字段结合产生后继微地址
(3) 多路转移方式
(4) 微中断
水平型微指令与垂直型微指令的比较
(1)并行性、效率和灵活性：
水平好， 垂直差。
(2)指令执行时间：水平短，垂直长。
(3)水平：微指令字长，微程序短。
垂直：微指令字短，微程序长。
(4)用户使用：水平难，垂直易。
硬布线控制方式：
通过逻辑电路直接连线而产生的，所以又称为组合逻辑控制方式。
硬布线控制与微程序控制的比较
• 实现
微程序控制通过控制存储器内的代码来实现，调试、修改方便；
硬布线控制通过组合电路实现，调试、修改复杂。
• 性能
微程序控制速度较慢；
硬布线控制速度很快，主要用于高速和RISC机器中。
• 程序计数器和中断控制逻辑
程序计数器的输入:有四种来源。
(1)开机后的reset信号，将PC置以初始地址；
(2)顺序执行指令:由PC+1形成下一条指令地址；
(3)转移:由ALU送来转移地址(通过ALU部件计算有效地址)
(4)外来中断请求信号:若CPU响应中断，则由中断控制逻辑部件产生中断入口地址。
第七章
为解决CPU和主存之间的速度差距，提高整机的运算速度，在CPU和主存之间插入的由高速电子器件组成的容量不大，但速度很快的存储器。
存取速度快，容量小，存储控制和管理由硬件实现
I/O接口的基本功能
⑴ 实现主机和外围设备之间的数据传送控制。
⑵ 实现数据缓冲，以达到主机同外围设备之间的速度匹配。
⑶ 接受主机的命令，提供设备接口的状态，并按照主机的命令控制设备。
I/O设备数据传送控制方式
程序直接控制（编程I/O）方式
程序中断传送（中断驱动I/O）方式
直接存储器存取（DMA）方式
I/O通道控制方式
外围处理机方式
中断处理过程
1关中断 2保存断点和现场 3判断中断源，转向中断服务程序
4开中断 5执行中断服务程序 6退出中断。 关中断，保存断点等操作由硬件实现。
设备寄存器
⑴主存地址寄存器(MAR) —该寄存器初始值为主存缓冲区的首地址，在传送前由程序送入。主存缓冲区地址是连续的。在DMA传送期间，每交换一个字，由硬件逻辑将其自动加1，而成为下一次数据传送的主存地址。
⑵外围设备地址寄存器(ADR) —该寄存器存放I/O设备的设备码，或者表示设备信息存储区的寻址信息，如磁盘数据所在的区号，盘面号和柱面号等。具体内容取决于I/O设备的数据格式和地址字编址方式。
⑶字数计数器(WC) —该计数器对传送数据的总字数进行统计，在传送开始前，由程序将要传送的一组数据的字数送入WC，以后每传送一个字(或字节)计数器自动减1，当WC内容为零时表示数据已全部传送完毕。
⑷ 控制与状态寄存器(CSR) —该寄存器用来存放控制字和状态字。
⑸数据缓冲寄存器(DBR) —该寄存器用来暂存I/O设备与主存传送的数据。通常，DMA与主存是按字传送的，DMA与设备之间可能是按字节或位传送的，因此DMA还可能要包括装配和拆卸字信息的硬件，如数据移位缓冲寄存器、字节计数器等。
⒉ 中断控制逻辑: DMA中断控制逻辑负责申请CPU对DMA进行预处理和后处理。
⒊ DMA控制逻辑: 一般包括设备码选择电路，DMA优先排队电路，产生DMA请求的线路等，在DMA取得总线控制权后控制主存和设备之间的数据传送。
⒋ DMA接口与主机和I/O设备两个方向的数据线、地址线和控制信号线以及有关收发与驱动线路。
