簡單介紹計算機控制器基礎知識

計算機的組成：

? ? 控制器是整個CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序計數器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三個部件組成。

控制器作用：

? ? 計算機中的控制器作用是:控制計算機各部分協調工作。它可以從存儲器中取出指令并加以解釋（譯碼），產生相應的控制信號，使各部分有條不紊地工作。

? ? 數據緩沖：由于I/O設備的速率較低而CPU和內存的速率卻很高，故在控制器中必須設置一緩沖器。在輸出時，用此緩沖器暫存由主機高速傳來的數據，然后才以I/O設備所具有的速率將緩沖器中的數據傳送給I/O設備；在輸入時，緩沖器則用于暫存從I/O設備送來的數據，待接收到一批數據后，再將緩沖器中的數據高速地傳送給主機。

? ? 差錯控制：設備控制器還兼管對由I/O設備傳送來的數據進行差錯檢測。若發現傳送中出現了錯誤，通常是將差錯檢測碼置位，并向 CPU報告，于是CPU將本次傳送來的數據作廢，并重新進行一次傳送。這樣便可保證數據輸入的正確性。

? ? 數據交換：這是指實現CPU與控制器之間、控制器與設備之間的數據交換。對于前者，是通過數據總線，由CPU并行地把數據寫入控制器，或從控制器中并行地讀出數據；對于后者，是設備將數據輸入到控制器，或從控制器傳送給設備。為此，在控制器中須設置數據寄存器。

? ? 狀態說明：標識和報告設備的狀態控制器應記下設備的狀態供CPU了解。例如，僅當該設備處于發送就緒狀態時，CPU才能啟動控制器從設備中讀出數據。為此，在控制器中應設置一狀態寄存器，用其中的每一位來反映設備的某一種狀態。當CPU將該寄存器的內容讀入后，便可了解該設備的狀態。

? ? 接收和識別命令：CPU可以向控制器發送多種不同的命令，設備控制器應能接收并識別這些命令。為此，在控制器中應具有相應的控制寄存器，用來存放接收的命令和參數，并對所接收的命令進行譯碼。例如，磁盤控制器可以接收CPU發來的Read、Write、Format等15條不同的命令，而且有些命令還帶有參數；相應地，在磁盤控制器中有多個寄存器和命令譯碼器等。

? ? 地址識別：就像內存中的每一個單元都有一個地址一樣，系統中的每一個設備也都有一個地址，而設備控制器又必須能夠識別它所控制的每個設備的地址。此外，為使CPU能向(或從)寄存器中寫入(或讀出)數據，這些寄存器都應具有唯一的地址。

計算機控制器設計要求：

1）支持一個規模較小、但功能相對完整的RISC指令系統，指令條數不超過32條；

2）采用I/O端口獨立編址方式； ?

3）系統總線由CPU總線延伸形成，總線周期固定； ?

4）不支持中斷及DMA功能；?

5）采用組合邏輯控制方式； ?

6）忽略復位電路、時鐘電路和時序電路的設計，但需說明對時序信號的要求。?