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德国皮尔兹PILZ控制器种类分类

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2023/4/11 9:58:05

德国皮尔兹PILZ控制器种类分类:

组合逻辑控制器由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成。通过指令译码器确定当前执行的指令,结合时序电路产生的节拍,共同作为组合逻辑电路的输人结果输出相应的控制信号。组合逻辑控制器是由复杂组合逻辑门电路和触发器构成,执行速度快,因此在计算机结构比如RISC中得到广泛应用。 [1]
设计步骤:
1、设计机器的指令系统:规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能;
2、初步的总体设计:如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等;
3、绘制指令流程图:标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作;
4、编排操作时间表:即根据指令流程图分解各操作为微操作,按时间段列出机器应进行的微操作;
5、列出微操作信号表达式,化简,电路实现。
基本组成:
1、指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分:操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质,如加法、减法等;地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息(这时通过地址形成电路来形成操作数地址)。有一种指令称为转移指令,它用来改变指令的正常执行顺序,这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。
2、操作码译码器:用来对指令的操作码进行译码,产生相应的控制电平,完成分析指令的功能。
3、时序电路:用来产生时间标志信号。在微型计算机中,时间标志信号一般为三级:指令周期、总线周期和时钟周期。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式(如上面的A→L表达式)的电路实现,它是组合逻辑控制器中最为复杂的部分。
4、指令计数器:用来形成下一条要执行的指令的地址。通常,指令是顺序执行的,而指令在存储器中是顺序存放的。所以,一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成,微操作命令“1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令,则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段,将其直接送往指令计数器。
微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。

微程序

微程序控制(简称微码控制)的基本思路是:用微指令产生微操作命令,一条指令的功能通过执行一系列基本操作来完成,这些基本操作称为微操作,每个微操作在相应控制信号的控制下执行,这些控制信号在微程序设计中称为微命令。微程序是一个微指令序列,对应于一条机器指令的功能,每条微指令是一个0/1序列,其中包含若干个微命令,它完成一个基本运算或传送功能,有时也将微指令字,称作控制字(controlword)
微程序控制器的组成:
1、控制存储器(Control Memory)用来存放各机器指令对应的微程序。译码器用来形成机器指令对应的微程序的入口地址。当将一条机器指令对应的微程序的各条微指令逐条取出,并送到微指令寄存器时,其微操作命令也就按事先的设计发出,因而也就完成了一条机器指令的功能。对每一条机器指令都是如此。
2、微指令的宽度直接决定了微程序控制器的宽度。为了简化控制存储器,可采取一些措施来缩短微指令的宽度。如采用字段译码法一级分段译码。显然,微指令的控制字段将大大缩短。,一些要同时产生的微操作命令不能安排在同一个字段中。为了进一步缩短控制字段,还可以将字段译码设计成两级或多级。


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