５．４．６硬布线控制的计算机时序与节拍时序与节拍也可用四个触发器来分别表示四个周期，当机器处于某一周期时，相应的触发器处于“1”状态，而其余三个触发器处于“0”状态，四位移位寄存器即可实现此功能。设以cy1,cy2,cy3,cy4分别表示四个机器周期，在初始化reset）时，令cy1处于“1”状态，其余的均处于“0”状态，即机器处于取指周期，然后实现循环移位，可保证四个触发器中有一位且仅有一位处于“1”状态然而由于每条指令的功能不同，所需的机器周期数可能就不相同，因此某些指令可能缺少某个周期，而有些复杂指令则需延长，从而使得上述计数器或移位寄存器的工作时序发生变化，而且其变化规律与指令有关。例如，执行A指令时需要四个机器周期，因此计数器的变化规律是00→01→10→11；而执行B指令时仅需三个机器周期（假如不用计算地址），因此计数器的变化规律是00→10→11。根据A，B指令计数器状态变化真值表列出表达式。时序与节拍对于A指令，其表达式为：对于B指令，其表达式为译码器输出产生毛刺的原因及处理方法操作控制信号的产生由译码器的输出和机器周期状态cy1～cy4作为输入，使用逻辑电路产生操作控制信号。2.操作控制信号的产生主要讨论“组合逻辑电路”的组成。仍以执行一条加法指令为例，假设一条加法指令的功能是由四个机器周期cy1～cy4完成的，分别为取指、计算有效地址、取操作数、进行加法运算并送结果。（1）取指周期操作指令（用逻辑式表示）cy1=PC→ABcy1·T1=ADScy1=M/IO#cy1=W/R#cy1=DB→IRcy1=PC+1（2）计算有效地址（用逻辑式表示）加法指令·cy2=rs1→GR加法指令·cy2=(rs1)→ALU：加法指令·cy2=ALU→AR对所有指令的全部表达式进行综合分析后可得出如下结论：（1）取指周期cy1所产生的信号，对所有指令都是相同的，即与当前执行的指令无关，逻辑式得到最简单的形式。（2）通常，同一个控制信号在若干条指令的某些周期中都需要，为此需要把它们组合起来。例如，“+”命令在加法指令的cy2与cy4时需要；在减法指令的cy2时需要；在转移指令的cy2时需要；……用逻辑表达式如下：“+”=加法指令·（cy2+cy4)+减法指令·cy2+转移指·cy2+…=加法指令·cy2+加法指令·cy4+减法指令·cy2+转移指令·cy2+…，上式中的加法指令、减法指令等信号通常由操作码译码器输出，译码器实际上是由各操作码的二进制代码作为输入的一组“与门”。设某机有7位操作码（OP0～OP6)，已知加法指令的操作码为0001100，则形成加法指令信号的逻辑表达式为：（3）同种类型的指令所需的控制信号大部分是相同的，仅有少量区别，例如算术运算中的加法指令（ADD）和减法指令（SUB），除了一个“+”命令与“-”命令信号以外，其余的控制信号全部相同。例如，某机有128条指令，7位操作码（OP0～OP6)，其中有十六条算术逻辑运算指令，那么可以令这些指令的三位操作码完全相等（例如OP0～OP2为001），而OP3～OP6分别表示16条指令，设命令A是所有算术逻辑运算指令在cy2周期中都需要产生的，则：A=加法指令·cy2+减法指令·cy2+逻辑加指令·cy2+…=（加法指令+减法指令+逻辑加指令+…）·cy2从16项化简成1项，用一个与门即可实现。硬布线控制器的组成硬布线控制逻辑设计中的若干问题3.根据指令功能，确定每一条指令所需的机器周期以及每一周期所完成的操作在确定每条指令在每一机器周期所完成的操作时，也就得出了相应的操作控制命令。该命令的一般表达式（允许有空位）为：操作控制命令名=指令名*机器周期*节拍*条件例如，在采用“加减交替法”进行除法运算时，根据上次运算结果的符号，决定本次执行加法运算还是减法运算，表达式为：“+”操作命令=除法指令*cy4*N“-”操作命令=除法指令*cy4*N4.综合所有指令的每一个操作命令，写出逻辑表达式，并化简之。例如：“+”操作命令，在考虑了乘法和除法指令后，将增加表达式内容如下：“+”=加法指令*（cy2+cy4）+减法指令*cy2+转移指令*cy2+乘法指令*（cy2+cy4*y31)+除法指令*（cy2+cy4*N）+…式中y31为乘数寄存器的最低位内容硬布线控制逻辑与微程序控制的比较1.实现微程序控制器的控制功能是在存放微程序的控制器和存放当前正在执行的微指令的寄存器直接控制下实现的，而硬布线控制则由逻辑门组合实现。前者电路比较完整，硬布线控制器的控制信号先用逻辑式列出，经化简后用电路实现，因而显得零乱且复杂，当需修改指令或增加指令时是很麻烦的，有时甚至