控制器的主要作用是产生控制脉冲(控制字),使计算机按设定的程序自动工作。控制器的主要部件是指令译码器和控制矩阵。 1.指令译码器。 指令译码器的作用是将二进制的指令代码译成该指令的动作(该指令线的高电平)。图2-38所示为有5条指令的指令译码器电路原理图,借此说明指令译码器的工作原理。 这5条指令是:存入LDA(0000)、加ADD(0001)、减SUB(0010)、输出OUT(1110)、停机HLT(1111),括弧中的为指令代码。 4条指令线、5条指令的指令译码器采用了4个非门和5个与门,看清楚用于各条指令输出的与门输入端的连接,就不难了解指令译码器的工作原理了。例如:LDA指令与门的输入端分别连接了Y3、Y2、Y1、Y0的反,当存人指令代码0000(Y3Y2Y1Y0=0000)输人时,Y3Y2Y1Y0=1111，因而LDA=1实际的计算机的指令远不止5条,因此,其指令译码器中的指令线不止4条,非门和与门也要更多,但是,译码器的电路基本结构和工作原理是一样的。
2.控制矩阵。
控制矩阵的作用是根据输入的指令信号,产生执行该条指令过程每一节拍所需的控制字。用于产生4条指令控制脉冲的控制矩阵如图2-39所示。
这里提到了计算机各功能部件的接收门L和发送门E,要了解其意义和作用,请参阅“四、总线结构”相关内容。
本例执行一条指令(一个机器周期)采用6个节拍,由环形计数器在时钟脉冲(CLK)的作用下产生T0~T5个脉冲。控制矩阵由若干个与门和或门按设定的逻辑关系连接,使得其输出(控制字)与需要执行的指令相一致。以执行“LDA9H”指令过程为例,说明控制矩阵产生控制脉冲的原理。
在环形计数器T0~T5脉冲到来时,控制矩阵产生的控制字如下：
运算器和控制器构成了计算机的核心部件——中央微处理器,运算器使中央微处理器能进行算术和逻辑运算,控制器则是产生控制脉冲(控制字),使计算机能按事先编制的程序自动协调地工作。
