计算机控制器的组成与工作原理

计算机控制器是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序计数器PC(ProgramCounter)和 *** 作控制器0C(OperationController)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。 指令寄存器 指令寄存器：用以保存当前执行或即将执行的指令的一种寄存器。指令内包含有确定 *** 作类型的 *** 作码和指出 *** 作数来源或去向的地址。指令长度随不同计算机而异，指令寄存器的长度也随之而异。计算机的所有 *** 作都是通过分析存放在指令寄存器中的指令后再执行的。指令寄存器的输人端接收来自存储器的指令，指令寄存器的输出端分为两部分。 *** 作码部分送到译码电路进行分析，指出本指令该执行何种类型的 *** 作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存储器，作为取数或存数的地址。存储 [控制器] 控制器 器可以指主存、高速缓存或寄存器栈等用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。指令划分为 *** 作码和地址码字段，由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令，必须对 *** 作码进行测试，以便识别所要求的 *** 作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中 *** 作码字段的输出就是指令译码器的输入。 *** 作码一经译码后，即可向 *** 作控制器发出具体 *** 作的特定信号。 程序计数器 程序计数器：指明程序中下一次要执行的指令地址的一种计数器，又称指令计数器。它兼有指令地址寄存器和计数器的功能。当一条指令执行完毕的时候，程序计数器作为指令地址寄存器，其内容必须已经改变成下一条指令的地址，从而使程序得以持续运行。为此可采取以下两种办法： 第一种办法是在指令中包含了下一条指令的地址。在指令执行过程中将这个地址送人指令地址寄存器即可达到程序持续运行的目的。这个方法适用于早期以磁鼓、延迟线等串行装置作为主存储器的计算机。根据本条指令的执行时间恰当地决定下一条指令的地址就可以缩短读取下一条指令的等待时间，从而收到提高程序运行速度的效果。 第二种办法是顺序执行指令。一个程序由若干个程序段组成，每个程序段的指令可以设计成顺序地存放在存储器之中，所以只要指令地址寄存器兼有计数功能，在执行指令的过程中进行计数，自动加一个增量，就可以形成下一条指令的地址 [控制器] 控制器 ，从而达到顺序执行指令的目的。这个办法适用于以随机存储器作为主存储器的计算机。当程序的运行需要从一个程序段转向另一个程序段时，可以利用转移指令来实现。转移指令中包含了即将转去的程序段入口指令的地址。执行转移指令时将这个地址送人程序计数器(此时只作为指令地址寄存器，不计数)作为下一条指令的地址，从而达到转移程序段的目的。子程序的调用、中断和陷阱的处理等都用类似的方法。在随机存取存储器普及以后，第二种办法的整体运行效果大大地优于第一种办法，因而顺序执行指令已经成为主流计算机普遍采用的办法，程序计数器就成为中央处理器不可或缺的一个控制部件 *** 作控制器 CPU内的每个功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之间传送及数据的流动控制部件的实现。通常把许多数字部件之间传送信息的通路称为“数据通路”。信息从什么地方开始，中间经过哪个寄存器或多路开关，最后传到哪个寄存器，都要加以控制。在各寄存器之间建立数据通路的任务，是由称为“ *** 作控制器”的部件来完成的。 *** 作控制器的功能就是根据指令 *** 作码和时序信号，产生各种 *** 作控制信号，以便正确地建立数据通路，从而完成取指令和执行指令的控制。 工作原理 有两种由于设计方法不同因而结构也不同的控制器。微 *** 作是指不可再分解的 *** 作，进行微 *** 作总是需要相应的控制信号(称为微 *** 作控制信号或微 *** 作命令)。一台数字计算机基本上可以划分为两大部分---控制部件和执行部件。控制器就是控制部件，而运算器、存储器、外围设备相对控制器来说就是执行部件。控制部件与执行部件的一种联系就是通过控制线。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常这种控制命令叫做微命令，而执行部件接受微命令后所执行的 *** 作就叫做微 *** 作。控制部件与执行部件之间的另一种联系就是反馈信息。执行部件通过反馈线向控制部件反映 *** 作情况，以便使得控制部件根据执行部件的状态来下达新的微命令，这也叫做“状态测试”。微 *** 作在执行部件中是组基本的 *** 作。由于数据通路的结构关系，微 *** 作可分为 [控制器] 控制器 相容性和相斥性两种。在机器的一个CPU周期中，一组实现一定 *** 作功能的微命令的组合，构成一条微指令。一般的微指令格式由 *** 作控制和顺序控制两部分构成。 *** 作控制部分用来发出管理和指挥全机工作的控制信号。其顺序控制部分用来决定产生下一个微指令的地址。事实上一条机器指令的功能是由许多条微指令组成的序列来实现的。这个微指令序列通常叫做微程序。既然微程序是有微指令组成的，那么当执行当前的一条微指令的时候。必须指出后继微指令的地址，以便当前一条微指令执行完毕以后，取下一条微指令执行。

微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。

微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着EDA工具的成熟，该缺点已得到很大缓解。

扩展资料：

注意事项：

硬接线就相当于直接在设备上接线一样，两个接头中间的传输线没有任何东西，一端发信号设备另一端直接动作。就像交直流油泵的启动，真空破坏门的开关、远方打闸等等。软接线就是通过中间指令比方逻辑等等的功能实现动作，说通俗就是一个是直接一个间接的。

硬接线方式即传统的接线方式。硬接线系统具有可见的接线、接线端子、测试点。相对硬接线控制，也可采用先进的可编程控制器、计算机的软连接编程控制等就叫做软接线。

参考资料来源：百度百科-硬连线控制器

参考资料来源：百度百科-微程序控制器

答：微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。共同点：①基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；②组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；③都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。不同点：主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着EDA工具的成熟，该缺点已得到很大缓解

以上就是关于计算机控制器的组成与工作原理全部的内容，包括:计算机控制器的组成与工作原理、硬连线控制器和微程序控制器的运行原理、微程序控制器与组合逻辑控制器的相同点与差别等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！