操作控制器与控制单元

CPU控制器的5个组成部分之一。CPU内的每个功能部件都完成一定的特定功能。然而信息怎样才能在各部件之间传送呢?也就是说，数据的流动是由什么部件控制的呢? 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“操作控制器”的部件来完成的。操作控制器OC中主要有节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。这几个部件对微处理器设计人员来说很关键，但微处理器用户却可以不必过多关心。

控制总线主要用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和输入输出设备接口电路的，比如：读/写信号、片选信号、中断响应信号等;也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。

既然指令可以存入CPU，而且有相应指令来完成运算前的准备工作，背后自然有一个扮演推动作用的角色——它便是负责整个处理过程的操作控制器。根据来自译码单元的指令，它会生成控制信号，告诉运算逻辑单元(ALU)和寄存器如何运算、对什么进行运算以及对结果进行怎样的处理。控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器OC(Operation Controller)等，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

操作控制器的功能就是根据指令操作码和时序信号，产生各种操作控制信号，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。1、取指令：根据指令地址(由PC提供)，从存储器中取出所要执行的指令。2、分析指令：(1)译码分析。确定指令应完成的操作，产生相应操作的控制电位。去参与形成该指令功能所需要的全部控制命令(微操作控制信号)。(2)根据寻址方式的分析和指令功能要求，形成操作数的有效地址，并按此地址取出操作数(运算型指令)或形成转移地址(转移类指令)，以实现程序转移。3、执行指令：根据指令分析所产生的操作控制信号和形成的有效地址，按一定算法形成指令控制序列，控制有关部件完成指令规定的功能。

操作控制器常用的控制方式有同步控制、异步控制、联合控制。同步控制方式：任何指令的运行或指令中各个微操作的执行，均由确定的，具有统一基准时标的时序信号所控制。即所有的操作均由统一的时钟控制，在标准时间内完成。(在同步控制下，每个时序信号的结束就意味着安排完成的工作已经完成，随即开始执行后续的微操作或自动转向下条指令的运行。)异步控制方式：没有统一的同步信号，采用问答方式进行时序协调，将前一操作的回答作为下一操作的启动信号。联合控制方式：将同步控制和异步控制相结合。其通常设计思想为：在功能部件内部采用同步方式或以同步方式为主的控制方式;在功能部件间采用异步方式。