控制器

①設計機器的指令系統(tǒng)：規(guī)定指令的種類、指令的條數(shù)以及每一條指令的格式和功能。

②初步的總體設計：如寄存器設置、總線安排、運算器設計、部件間的連接關系等。

③繪制指令流程圖：標出每一條指令在什么時間、什么部件進行何種操作。

④編排操作時間表：即根據(jù)指令流程圖分解各操作為微操作，按時間段列出機器應進行的微操作。

⑤列出微操作信號表達式，化簡，電路實現(xiàn)。

（1）指令寄存器用來存放正在執(zhí)行的指令。指令分成兩部分：操作碼和地址碼。操作碼用來指示指令的操作性質，如加法、減法等；地址碼給出本條指令的操作數(shù)地址或形成操作數(shù)地址的有關信息(這時通過地址形成電路來形成操作數(shù)地址)。有一種指令稱為轉移指令，它用來改變指令的正常執(zhí)行順序，這種指令的地址碼部分給出的是要轉去執(zhí)行的指令的地址。

（2）操作碼譯碼器：用來對指令的操作碼進行譯碼，產生相應的控制電平，完成分析指令的功能。

（3）時序電路：用來產生時間標志信號。在微型計算機中，時間標志信號一般為三級：指令周期、總線周期和時鐘周期。微操作命令產生電路產生完成指令規(guī)定操作的各種微操作命令。這些命令產生的主要依據(jù)是時間標志和指

令的操作性質。該電路實際是各微操作控制信號表達式(如上面的A→L表達式)的電路實現(xiàn)，它是組合邏輯控制器中最為復雜的部分。（4）指令計數(shù)器：用來形成下一條要執(zhí)行的指令的地址。通常，指令是順序執(zhí)行的，而指令在存儲器中是順序存放的。所以，一般情況下下一條要執(zhí)行的指令的地址可通過將現(xiàn)行地址加1形成，微操作命令“ 1”就用于這個目的。如果執(zhí)行的是轉移指令，則下一條要執(zhí)行的指令的地址是要轉移到的地址。該地址就在本轉移指令的地址碼字段，因此將其直接送往指令計數(shù)器。

微程序控制器的提出是因為組合邏輯設計存在不便于設計、不靈活、不易修改和擴充等缺點。

微程序控制(簡稱微碼控制)的基本思路是：用微指令產生微操作命令，用若干條微指令組成一段微程序實現(xiàn)一條機器指令的功能(為了加以區(qū)別，將前面所講的指令稱為機器指令)。設機器指令M執(zhí)行時需要三個階段，每個階段需要發(fā)出如下命令：階段一發(fā)送K1、K8命令，階段二發(fā)送K0、K2、K3、K4命令，階段三發(fā)送K9命令。當將第一條微指令送到微指令寄存器時，微指令寄存器的K1和K8為1，即發(fā)出K1和K8命令，該微指令指出下一條微指令地址為00101，從中取出第二條微指令，送到微指令寄存器時將發(fā)出K0、K2、K3、K4命令，接下來是取第三條微指令，發(fā)K9命令。

（1）控制存儲器(contmlMemory)用來存放各機器指令對應的微程序。譯碼器用來形成機器指令對應的微程序的入口地址。當將一條機器指令對應的微程序的各條微指令逐條取出，并送到微指令寄存器時，其微操作命令也就按事先的設計發(fā)出，因而也就完成了一條機器指令的功能。對每一條機器指令都

是如此。（2）微指令的寬度直接決定了微程序控制器的寬度。為了簡化控制存儲器，可采取一些措施來縮短微指令的寬度。如采用字段譯碼法一級分段譯碼。顯然，微指令的控制字段將大大縮短。，一些要同時產生的微操作命令不能安排在同一個字段中。為了進一步縮短控制字段，還可以將字段譯碼設計成兩級或多級。

控制器是按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。 ? ? ? ? ? ?

控制器分組合邏輯控制器和微程序控制器，兩種控制器各有長處和短處。組合邏輯控制器設計 麻煩，結構復雜，一旦設計完成，就不能再修改或擴充，但它的速度快。微程序控制器設計方便，結構簡單，修改或擴充都方便，修改一條機器指令的功能，只需重編所對應的微程序；

要增加一條機器指令，只需在控制存儲器中增加一段微程序，但是，它是通過執(zhí)行一段微程序。

具體對比如下：組合邏輯控制器又稱硬布線控制器，由邏輯電路構成，完全靠硬件來實現(xiàn)指令的功能。

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(shù)器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三個部件組成，對協(xié)調整個電腦有序工作極為重要。

指令寄存器

指令寄存器：用以保存當前執(zhí)行或即將執(zhí)行的指令的一種寄存器。指令內包含有確定操作類型的操作碼和指出操作數(shù)來源或去向的地址。指令長度隨不同計算機而異，指令寄存器的長度也隨之而異。計算機的所有操作都是通過分析存放在指令寄存器中的指令后再執(zhí)行的。指令寄存器的輸人端接收來自存儲器的指令，指令寄存器的輸出端分為兩部分。操作碼部分送到譯碼電路進行分析，指出本指令該執(zhí)行何種類型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存儲器，作為取數(shù)或存數(shù)的地址。存儲

器可以指主存、高速緩存或寄存器棧等用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。當執(zhí)行一條指令時，先把它從內存取到數(shù)據(jù)寄存器（DR）中，然后再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進制數(shù)字組成。為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行測試，以便識別所要求的操作。指令譯碼器就是做這項工作的。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號。

程序計數(shù)器

程序計數(shù)器：指明程序中下一次要執(zhí)行的指令地址的一種計數(shù)器，又稱指令計數(shù)器。它兼有指令地址寄存器和計數(shù)器的功能。當一條指令執(zhí)行完畢的時候，程序計數(shù)器作為指令地址寄存器，其內容必須已經改變成下一條指令的地址，從而使程序得以持續(xù)運行。為此可采取以下兩種辦法：

第一種辦法是在指令中包含了下一條指令的地址。在指令執(zhí)行過程中將這個地址送人指令地址寄存器即可達到程序持續(xù)運行的目的。這個方法適用于早期以磁鼓、延遲線等串行裝置作為主存儲器的計算機。根據(jù)本條指令的執(zhí)行時間恰當?shù)貨Q定下一條指令的地址就可以縮短讀取下一條指令的等待時間，從而收到提高程序運行速度的效果。

第二種辦法是順序執(zhí)行指令。一個程序由若干個程序段組成，每個程序段的指令可以設計成順序地存放在存儲器之中，所以只要指令地址寄存器兼有計數(shù)功能，在執(zhí)行指令的過程中進行計數(shù)，自動加一個增量，就可以形成下一條指令的地址

，從而達到順序執(zhí)行指令的目的。這個辦法適用于以隨機存儲器作為主存儲器的計算機。當程序的運行需要從一個程序段轉向另一個程序段時，可以利用轉移指令來實現(xiàn)。轉移指令中包含了即將轉去的程序段入口指令的地址。執(zhí)行轉移指令時將這個地址送人程序計數(shù)器(此時只作為指令地址寄存器，不計數(shù))作為下一條指令的地址，從而達到轉移程序段的目的。子程序的調用、中斷和陷阱的處理等都用類似的方法。在隨機存取存儲器普及以后，第二種辦法的整體運行效果大大地優(yōu)于第一種辦法，因而順序執(zhí)行指令已經成為主流計算機普遍采用的辦法，程序計數(shù)器就成為中央處理器不可或缺的一個控制部件

操作控制器

CPU內的每個功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之間傳送及數(shù)據(jù)的流動控制部件的實現(xiàn)。通常把許多數(shù)字部件之間傳送信息的通路稱為“數(shù)據(jù)通路”。信息從什么地方開始，中間經過哪個寄存器或多路開關，最后傳到哪個寄存器，都要加以控制。在各寄存器之間建立數(shù)據(jù)通路的任務，是由稱為“操作控制器”的部件來完成的。

操作控制器的功能就是根據(jù)指令操作碼和時序信號，產生各種操作控制信號，以便正確地建立數(shù)據(jù)通路，從而完成取指令和執(zhí)行指令的控制。

工作原理

有兩種由于設計方法不同因而結構也不同的控制器。微操作是指不可再分解的操作，進行微操作總是需要相應的控制信號(稱為微操作控制信號或微操作命令)。一臺數(shù)字計算機基本上可以劃分為兩大部分---控制部件和執(zhí)行部件。控制器就是控制部件，而運算器、存儲器、外圍設備相對控制器來說就是執(zhí)行部件?？刂撇考c執(zhí)行部件的一種聯(lián)系就是通過控制線?？刂撇考ㄟ^控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令，通常這種控制命令叫做微命令，而執(zhí)行部件接受微命令后所執(zhí)行的操作就叫做微操作。

控制部件與執(zhí)行部件之間的另 一種聯(lián)系就是反饋信息。執(zhí)行部件通過反饋線向控制部件反映操作情況，以便使得控制部件根據(jù)執(zhí)行部件的狀態(tài)來下達新的微命令，這也叫做“狀態(tài)測試”。微操作在執(zhí)行部件中是組基本的操作。由于數(shù)據(jù)通路的結構關系，微操作可分為

相容性和相斥性兩種。在機器的一個CPU周期中，一組實現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合，構成一條微指令。一般的微指令格式由操作控制和順序控制兩部分構成。操作控制部分用來發(fā)出管理和指揮全機工作的控制信號。其順序控制部分用來決定產生下一個微指令的地址。事實上一條機器指令的功能是由許多條微指令組成的序列來實現(xiàn)的。這個微指令序列通常叫做微程序。既然微程序是有微指令組成的，那么當執(zhí)行當前的一條微指令的時候。必須指出后繼微指令的地址，以便當前一條微指令執(zhí)行完畢以后，取下一條微指令執(zhí)行。

LED控制器(LED controller)就是通過芯片處理控制LED燈電路中的各個位置的開關

低壓型LED產品控制器

低壓型LED產品一般設計電壓12V-36V,每個回路LED數(shù)量3-6個串聯(lián)，用電阻降壓限流，每個回路電流20mA以下。一個LED產品由多個回路的 LED組成，優(yōu)點是低壓，結構簡單，容易設計；缺點是：產品規(guī)模大時電流很大，需要配置低壓開關電源。

由于產品的缺點所限，低壓不可能遠距離輸電，都是局限于體積不大的產品上，如招牌文字、小圖案等。根據(jù)這個特點，控制器設計規(guī)格：12V的選用75A/30V MOS功率管控制，輸出電流8A/路；24-36V選用60A/50V MOS功率管控制，輸出電流5A/路。

用戶可以根據(jù)以上規(guī)格選定控制器的路數(shù)，跳變的可以選購NE20低壓系列、漸變的選購NE10低壓系列控制器即可。注意LED的必須是共陽(+)極連接法，控制器控制陰(-)極，控制器不包括低壓電源

高壓型LED產品控制器

高壓型LED產品設計電壓是交流/直流220V電壓，每個回路LED數(shù)量36-48個串聯(lián)，每個回路電流20mA以下，限流方式有兩種，一種是電阻限流，這種方式電阻功耗較大，建議使用每4個LED串接一個1/4W金屬模電阻，均勻分布散熱，這種接法在目前是最穩(wěn)定可靠；另一種是電阻電容串聯(lián)限流，這種接法大部分電壓降在電容上，電阻功耗小，只能用在穩(wěn)定的長亮狀態(tài)，如果閃動電容儲能，反而電壓加倍，LED容易損壞。

凡是使用控制器的LED必須使用電阻限流方式，LED一般每個回路一米，功率5W，三色功率每米15W。常用漸變控制器NE112K控制直流1200W，NE103D交流負載4500W直流負載1500W，如果燈管閃動單元多就使用NE112K，如果只需要整體閃動就使用NE103D。如果使用漸變方式，要注意負載匹配，霓虹燈和LED的發(fā)光分布特性不一樣，同一回路不能混接不同類型的負載。

低壓串行控制器

低壓型LED產品串行控制器的特點是控制路數(shù)多，利用串行信號傳輸達到控制 的目的，一般512單元的控制只需要4條控制連線，串行LED控制器需要在LED的光源板配有寄存器，控制器可選用型號NE040S控制器，該控制器的最大容量達到4096KBit,如果負載512單元的LED可以最大實現(xiàn)8192楨畫面。

還有就是安全行業(yè)所使用的控制器，控制探測器在各工作區(qū)間內監(jiān)測氣體的一種設備。

隨著SDN產業(yè)的不斷成熟，南向接口OpenFlow協(xié)議的日趨完善，SDN控制器作為未來網(wǎng)絡架構的核心組件，其性能瓶頸已成為制約SDN發(fā)展的一個重要因素。如何形成統(tǒng)一的SDN控制器性能測試規(guī)范并施以有效的測試手段，早已成為了業(yè)界普遍關心的問題。天地互連-全球SDN測試認證中心發(fā)布的《SDN控制器性能測試白皮書》從SDN控制器性能測試平臺的搭建、性能測試方法與測試結果分析和前瞻性的性能測試研究等方面，向業(yè)界展示了規(guī)范化的SDN控制器性能測試流程，為網(wǎng)絡供應商選擇高性能SDN控制器設備提供了依據(jù)。

域控制器活動目錄森林可以通過升級或者遷移兩種方式進行更新。需要知道域控制器更新前后，域控制器發(fā)生了哪些主要的變化。

域控制器的好處之一是，可以獲得Windows Server 2012 R2域和森林級別的功能，域控制器包含了以前所有級別的功能所提供的優(yōu)勢。

域控制器功能升級后的缺點是，可能受限于只支持域控制器運行的操作系統(tǒng)。例如，如果將域控制器功能級別升級到Windows Server 2012，你只能使用運行Windows Server 2012和Windows Server 2012 R2功能級別的域控制器。

提高域控制器功能級別并不意味著所有的服務器都不能運行早期版本的操作系統(tǒng)。例如，你仍然可以在一個Windows Server 2012 R2功能級別的域控制器上運行Windows Server 2003服務器。

數(shù)字量(開關量)串口控制器、模擬量串口控制器、步進(伺服)電機運動串口控制器、PWM(脈寬調制)串口控制器、可控硅(通斷)串口控制器、可控硅斬波控制器等。

2.2.1 輸入控制的器件，即采集控制輸入信號類，又叫數(shù)據(jù)采集串口控制器:

1)光電式，電容式，電感式，霍爾式、機械式等各種傳感器控制器，如光電、紅外對射、金屬、人體等傳感器;光柵、編碼器、接近開關等位置傳感器;機械開關(如冰箱上用)傳感器;速度傳感器等;

輸入信號的數(shù)字量又分NPN或PNP型，如NPN:有信號為0V，PNP有信號為24V;

2)溫度、濕度、壓力、液位、氣體傳感器，如Pt100鉑電阻等，需要接一個變送器，才能被串口控制器控制;2.2.2 輸出控制的器件:

1)數(shù)字量輸出控制器可控制電磁閥、繼電器、汽缸、燈泡、電源開關、沙盤模型燈、LED燈光等;

2)模擬量輸出控制器可控制比例閥，舵機，變頻器等;

3)PWM脈寬調制輸出可控制比例閥、變頻器、激光等;

4)脈沖輸出控制器可控制步進電機、伺服電機等;利用控制器發(fā)送的脈沖個數(shù)(pulse number)來控制步進伺服運動;如可控制滾動燈箱、自動卷簾門、自動窗簾等。

5)可控硅斬波輸出控制器可控制燈光、發(fā)熱絲等的電壓或功率值，來實現(xiàn)燈光亮度的變化、發(fā)熱絲功率的變化;也可叫調光調壓調功控制器;