組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

試驗(yàn)一通用存放器傳送試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康纳柰ㄓ么娣牌鞯臄?shù)據(jù)通路。把握通用存放器的構(gòu)成和運(yùn)用。二、試驗(yàn)要求在把握了AX、BX運(yùn)算存放器的讀寫操作后，連續(xù)完成CX、DX通用存放器的數(shù)據(jù)寫入與讀出。三、試驗(yàn)原理試驗(yàn)中所用的通用存放器數(shù)據(jù)通路如以下圖所示8位字長的74LS574組成C〔R1R0、D〔R3R2〕通用存放器組。圖中X2X1X0RS1為通用存放器源編碼，由指令存放器IR1定義，XP為源奇偶掌握位。O2O1O0為目的存放器選擇，Rd1IR1定義，OPT4信號為存放器I/O274LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。圖1 通用存放器數(shù)據(jù)通路總線源編碼M10M9M8總線源編碼M10M9M8功能在線態(tài)目的編碼M19M18M17功能X2X1X0O2O1O0000制止000制止001ALU001MAR010SP010BX011IOR011AX100MRD100SP101XRD101IOW110RRD110XWR111PC111RWR取指MWR0按鈕↓功能說明IR1打操作碼，散轉(zhuǎn)表取指MWR0按鈕↓功能說明IR1打操作碼，散轉(zhuǎn)W 總線字長：1=16位字操作，0=8位字節(jié)操作XP 源部件奇偶標(biāo)志：1=偶尋址，0=奇尋址OP 目標(biāo)部件奇偶標(biāo)志：1=偶尋址，0=奇尋址四、試驗(yàn)內(nèi)容存放器組寫操作目標(biāo)使能目標(biāo)使能o2~o0通用存放器目標(biāo)編址IRK16K6功能說明T4111IR1OPW011↑字寫010↑(R0)00X↑(R1)111↑字寫110↑(R2)10X↑(R2)存放器組的字寫入數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00h置數(shù)據(jù)I/O=2211h寫數(shù)據(jù)CX=2211h通過“I/O單元”把CX00數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00h置數(shù)據(jù)I/O=2211h寫數(shù)據(jù)CX=2211hX2X1X0=011XPW=11

MWRIR=11OP=1，按[單拍]MWRIR=00

o2o1o0=111IR111MWR111微掌握位OP11IR111MWR111微掌握位OP110W10X功能說明字寫偶字節(jié)寫奇字節(jié)寫數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX02h打地址IR=XX02h置數(shù)據(jù)I/O=4433h寫數(shù)據(jù)DX=4433hX2X1X0=011XPW=11

MWRIR=11OP=1，按[單拍]MWRIR=00

o2o1o0=111存放器組的字節(jié)寫入數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00h置數(shù)據(jù)I/O=XX55h寫數(shù)據(jù)CL=55h通過“I/O單元”把CX00數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00h置數(shù)據(jù)I/O=XX55h寫數(shù)據(jù)CL=55hX2X1X0=011XPW=11

MWRIR=11MWRIR=00

W=0

o2o1o0=111IR保持為“XX00”的條件下，可省略打地址環(huán)節(jié)，按下流程向CH寫入AAh。置數(shù)據(jù)置數(shù)據(jù)I/O=XXAAh寫數(shù)據(jù)CL=55h關(guān)閉寫選通X2X1X0=011XPW=10

o2o1o0=111

o2o1o0=000存放器讀操作(1) 源存放器讀編碼源編碼K10~K8X2~X0通用存放器源編址IR K7 K6IR1 XP W功能說明0 1 10 1 0(R0)00X(R1)110111110(R2)10X(R3)(2)存放器組字讀數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00hCX通過“I/O單元”把CX數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00hCXX2X1X0=011XPW=11

MWRIR=11MWRIR=00

X2X1X0=110XPW=11數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX02h打地址IR=XX02hDX通過“I/O單元”把DX數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX02h打地址IR=XX02hDXX2X1X0=011XPW=11

MWRIR=11MWRIR=00

X2X1X0=110XPW=11(3) 存放器組字節(jié)讀通過“I/O單元”把CX地址打入IR，然后按字節(jié)方式分別讀出CL、CH。數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源I/O單元置地址I/O=XX00h打地址IR=XX00hCLCHX2X1X0=011XPW=11

MWRIR=11MWRIR=00

X2X1X0=110XPW=10

X2X1X0=110XPW=00試驗(yàn)二運(yùn)算器試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康耐瓿伤阈g(shù)、規(guī)律、移位運(yùn)算試驗(yàn)，生疏ALU運(yùn)算掌握位的運(yùn)用。二、試驗(yàn)原理1所示。ALUCPLD描述。運(yùn)算器的輸出274LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連，2個運(yùn)算存放器AXBX474LS574I/O輸入輸出端口用來給274LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。圖1 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖中AXBX的寫掌握由O2~O0三、運(yùn)算器功能編碼算術(shù)運(yùn)算1515K13K12K11 K15 K13 K12 K11MS2S1S0功能MS2S1S0功能1010RR0000A1001RL0001A+11010A—B0010A&B1011A+B0011A#B1100RRC0100A=01101RLC0101A-11110A—B—C0110/A1111A+B+C0111B

表1

規(guī)律運(yùn)算四、設(shè)置初始狀態(tài)K23~K0置“0M23~M0控位顯示燈。算術(shù)運(yùn)算字算術(shù)運(yùn)算字寫操作〔置數(shù)操作〕通過“I/O單元”二進(jìn)制開關(guān)向存放器AX和BX置數(shù)，操作步驟如下：數(shù)據(jù)來源置數(shù)置數(shù)I/O單元I/O=1122h(1122h)I/O=3344h(3344h)X2X1X0=011XPW=11o2o1o0=011OP=1，按[單拍]o2o1o0=010關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線顯示AX值數(shù)據(jù)總線顯示BX值字讀操作〔運(yùn)算存放器關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線顯示AX值數(shù)據(jù)總線顯示BX值o2o1o0=000OP=0

X2X1X0=001XPW=11

M=0S2S1S0=000

M=0S2S1S0=111字算術(shù)運(yùn)算〔不帶進(jìn)位加〕令MS2S1S〔K15K13~K11=101，F(xiàn)UN及總線單元顯示ABX的結(jié)果。令MS2S1S〔K15K13~K11=101，F(xiàn)UN及總線單元顯示ABX的結(jié)果。字節(jié)算術(shù)運(yùn)算偶字節(jié)寫〔置數(shù)操作〕撥動“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向存放器ALBL置數(shù)，操作步驟如下：數(shù)據(jù)來源置數(shù)置數(shù)I/O單元I/O=XX22h(22h)I/O=XX44h(44h)X2X1X0=011XPW=10o2o1o0=011OP=1，按[單拍]o2o1o0=010關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線偶字節(jié)讀操作〔運(yùn)算存放器關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線o2o1o0=000OP=0

X2X1X0=001XPW=10

M=0S2S1S0=000

M=0S2S1S0=111偶字節(jié)減法運(yùn)算〔不帶進(jìn)位加〕令MS2S1S〔K15K13~K11=101，F(xiàn)UN及總線單元顯示ABL的結(jié)果。令MS2S1S〔K15K13~K11=101，F(xiàn)UN及總線單元顯示A－BL規(guī)律運(yùn)算字規(guī)律運(yùn)算字寫操作〔置數(shù)操作〕撥動“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向存放器AX和BX置數(shù)，操作步驟如下：數(shù)據(jù)來源置數(shù)置數(shù)I/O單元I/O=1122h(1122h)I/O=3344h(3344h)X2X1X0=011XPW=11o2o1o0=011OP=1，按[單拍]o2o1o0=010關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線顯示AX值數(shù)據(jù)總線顯示BX值字讀操作〔運(yùn)算存放器關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線顯示AX值數(shù)據(jù)總線顯示BX值o2o1o0=000OP=0

X2X1X0=001XPW=11

M=0S2S1S0=000

M=0S2S1S0=111字規(guī)律運(yùn)算令MS2S1S0〔K15K13~K11=0010FUN及總線顯示AX規(guī)律與BX的結(jié)果。令MS2S1S0〔K15K13~K11=001FUN及總線顯示AX規(guī)律或BX的結(jié)果。字節(jié)規(guī)律運(yùn)算偶字節(jié)寫操作〔置數(shù)操作〕撥動“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向存放器ALBL置數(shù)，具體操作步驟如下：數(shù)據(jù)來源置數(shù)置數(shù)I/O單元I/O=XX22h(22h)I/O=XX44h(44h)X2X1X0=011XPW=10o2o1o0=011OP=1，按[單拍]o2o1o0=010偶字節(jié)讀操作〔運(yùn)算存放器ALBL內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線〕關(guān)閉寫使能關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線o2o1o0=000OP=0

X2X1X0=001XPW=10

M=0S2S1S0=000

M=0S2S1S0=111①假設(shè)運(yùn)算掌握位設(shè)為〔MS2S1S0=0000〕則F=ALAL內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。②假設(shè)運(yùn)算掌握位設(shè)為〔MS2S1S0=0111〕F=BLBL內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。偶字節(jié)規(guī)律運(yùn)算令MS2S1S〔K15K13~K11=001FUN及總線顯示AL規(guī)律與BL的結(jié)果。令MS2S1S〔K15K13~K11=001FUN及總線顯示AL規(guī)律或BL的結(jié)果。奇字寫操作〔置數(shù)操作〕撥動“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向存放器AH和BH置數(shù)，操作步驟如下：數(shù)據(jù)來源置數(shù)置數(shù)I/O單元I/O=XX55h(55h)I/O=XX66h(66h)X2X1X0=011XPW=10o2o1o0=011OP=0，按[單拍]o2o1o0=010奇字節(jié)讀操作〔運(yùn)算存放器AH和BH內(nèi)容送總線〕關(guān)閉AH、BH寫使能，令K17=K18=1，按下流程分別讀AH、BH。關(guān)閉寫使能關(guān)閉寫使能讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線o2o1o0=000OP=0

X2X1X0=001XPW=00

M=0S2S1S0=000

M=0S2S1S0=111①假設(shè)運(yùn)算掌握位設(shè)為〔MS2S1S0=0000〕則F=AH，即AH內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。②假設(shè)運(yùn)算掌握位設(shè)為〔MS2S1S0=0111〕F=BH，即BH內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。奇字節(jié)規(guī)律運(yùn)算令MS2S1S0〔K15K13~K11=0010FUN及總線顯示AH規(guī)律與BH的結(jié)果。令MS2S1S0〔K15K13~K11=001FUN及總線顯示AH規(guī)律或BH結(jié)果。試驗(yàn)思考驗(yàn)證表2 ALU運(yùn)算器編碼表所列的運(yùn)算功能。在給定AX=6655hBX=AA77h填入下頁表格中，并和理論分析進(jìn)展比較、驗(yàn)證。表2 ALU運(yùn)算器真值表K15K13K12K11運(yùn)算掌握運(yùn)算表達(dá)式MS2S1S0AXBX運(yùn)算結(jié)果帶進(jìn)位算術(shù)加A+B+C11116655AA77FUN=(10CC)帶借位算術(shù)減A-B-C11106655AA77FUN=(BBDE)帶進(jìn)位左移RLCA11016655AA77FUN=(CCAA)帶進(jìn)位右移RRCA1100FUN=()算術(shù)加A+B1011FUN=()算術(shù)減A-B1010FUN=()左移RLA1001FUN=()右移RRA1000FUN=()值B01116655AA77FUN=(AA77)取反NOTA01106655AA77FUN=(99AA)1A-101016655AA77FUN=(6654)清零00100FUN=()規(guī)律或AORB0011FUN=()規(guī)律與AANDB0010FUN=()1A+10001FUN=()值A(chǔ)0000FUN=()移位運(yùn)算本例如以累加器AX為移位的源與目的存放器AX實(shí)現(xiàn)的，這種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理念使我們的運(yùn)算器能夠與通用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)相吻合。移位執(zhí)行過程①循環(huán)左移 ②循環(huán)右移CYCYCYCY③帶進(jìn)位循環(huán)左移 ④帶進(jìn)位循環(huán)右移〔最低位的移出位又移入數(shù)據(jù)的最低〔最高〕位。依據(jù)循環(huán)移位時(shí)進(jìn)位位是否一起參與循環(huán)，可將循環(huán)移位分為不帶進(jìn)位循環(huán)和帶進(jìn)位循環(huán)兩類。其中不帶進(jìn)位循環(huán)是指進(jìn)位“CY”的內(nèi)容不與數(shù)據(jù)局部一起循環(huán)移位，也稱小循環(huán)。帶進(jìn)位循環(huán)是指進(jìn)位“CY”中的內(nèi)容與數(shù)據(jù)局部一起循環(huán)移位，也稱大循環(huán)?！舨粠нM(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入最低位。◆不帶進(jìn)位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入最高位?！魩нM(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入C中，C中內(nèi)容移入最低位?！魩нM(jìn)位循環(huán)右：各位按位右移，最低位移入C中，C中內(nèi)容移入最高位。算術(shù)移位或規(guī)律移位。移位運(yùn)算①K23~K0全置“0M23~M0燈。②累加器AX數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)來源置數(shù)I/O=0080h(0080h)FUN移位操作X2X1X0=011XPW=11

o2o1o0=011

X2X1X0=001XPW=11

MS2S1S0=1000按[單拍]③S〔K1SK1〕的狀態(tài)，再按【單拍】鈕，觀看AX的移位變化。④字節(jié)移位：完成字移位后，轉(zhuǎn)變字長寬度，令W〔K6〕=0，然后依據(jù)下表設(shè)置S2〔K1、S0〔K1〕AX進(jìn)入字節(jié)移位狀態(tài)，觀看AL的移位變化。3移位編碼表K15K13K12K11MS2S1S0功能1000RR右移1001RL左移1100RRC帶進(jìn)位右移1101RLC帶進(jìn)位左移試驗(yàn)三存儲器試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康纳韬土私獯鎯ζ鹘M織與總線組成的數(shù)據(jù)通路。二、試驗(yàn)要求依據(jù)試驗(yàn)步驟完成試驗(yàn)工程，把握存儲部件在原理計(jì)算機(jī)中的運(yùn)用。三、試驗(yàn)原理存儲器是計(jì)算機(jī)的存儲部件，用于存放程序和數(shù)據(jù)。存儲器是計(jì)算機(jī)信息存儲的核心，工作。本系統(tǒng)從提高存儲器存儲信息效率的角度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路段存儲理念把存儲器組織劃分為程序段、數(shù)據(jù)段等，由此派生了數(shù)據(jù)總線DBu線IBu、微總線〔Bu〕等與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相吻合的試驗(yàn)環(huán)境。3-16116構(gòu)成具有奇偶概念的十六位信息存儲體系，該存儲體系A(chǔ)ddBusIPAR指針分時(shí)供給，E/M控位為“1”時(shí)選通IP，反之選通AR。該存儲體系可隨機(jī)定義總線寬度，動態(tài)變更總線構(gòu)造，把我們的教學(xué)試驗(yàn)提高到能與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相匹配與接軌的層面。3-1存儲器數(shù)據(jù)通路四、存儲器分類與尋址存儲器組織分類表本系統(tǒng)主存EM由兩個局部組成，詳見下表：分類 存儲容量分類 存儲容量尋址范圍程序段 2K 0~7FFh數(shù)據(jù)段 2K 0~7FFh程數(shù)存儲器源與目的尋址目的編址注釋源使能源編址目的編址注釋源使能源編址注釋X2X1X0E/MWA0MWRE/MWA010程序段字讀10程序段字寫000程序段偶讀000程序段偶寫X1程序段奇讀 X 1程序段奇寫1 0 010數(shù)據(jù)段字讀110數(shù)據(jù)段字寫100數(shù)據(jù)段偶讀100數(shù)據(jù)段偶寫X1數(shù)據(jù)段奇讀X1數(shù)據(jù)段奇寫注：在【單拍】按鈕下降沿寫入五、試驗(yàn)內(nèi)容數(shù)據(jù)段讀寫操作數(shù)據(jù)存儲器字寫A00〔偶地址0~0005h存儲11223344556601122h為例表述操作流程。置地址置地址I/O=0000hAR地址寫入(0000h)置數(shù)據(jù)I/O=1122h(1122h)關(guān)存儲器寫X2X1X0=011XPW=11

o2o1o0=001o2o1o0=000

E/M=1，MWR=1按[單拍]

MWR=00002~0005h33445566的操作。數(shù)據(jù)段讀操作〔字〕置地址I/O=0000hAR地址寫入(0000h)關(guān)AR寫使能(1122h)數(shù)據(jù)總線顯置地址I/O=0000hAR地址寫入(0000h)關(guān)AR寫使能(1122h)數(shù)據(jù)總線顯示存儲器值X2X1X0=011XPW=11

o2o1o0=001o2o1o0=000

X2X1X0=100W=1執(zhí)行上述流程總線單元應(yīng)顯示1122h，假設(shè)正確可按上述流程讀出0002~0005h單元的內(nèi)容。存儲器程序段讀寫操作程序段字節(jié)寫操作① 段寫入必需從定義地址入手，然后再進(jìn)入程序存儲器的寫入。② PC指針是帶預(yù)置加法計(jì)數(shù)器，因此在輸入起始地址后一旦后續(xù)地址為PC+1的話就不需重裝PC，用PC+1指令完成下續(xù)地址的讀寫操作。關(guān)存儲器寫關(guān)存儲器寫IP=0，MWR=1③ PC③ PC地址裝載寫入與PC+1寫入流程置地址 PC地址寫入I/O=3412h地址增量I/O=0000h (0000h)12h→[PC]PC+1X2X1X0=011 E/M=1，IP=1MWR=1，W=0IP=1，MWR=0XPW=11按[單拍]E/M=0，IP=0按[單拍]按[單拍]依據(jù)上述PC裝載寫入與PC+10000~0003h寫入12345678h。程序段字節(jié)讀操作置地址I/O=0000hPC地址寫入(0000h)選通存儲器[PC]→總線選通存儲器置地址I/O=0000hPC地址寫入(0000h)選通存儲器[PC]→總線選通存儲器選通存儲器X2X1X0=011XPW=11

E/M=1，IP=1按[單拍]E/M=0，IP=0

X2X1X0=100XP=1,W=0

IP=1

按[單拍]依據(jù)上述PC裝載讀出與PC+1讀出的流程分別讀出0000~0003h單元內(nèi)容，應(yīng)為12345678h。試驗(yàn)四微掌握器試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)繒A生疏微掌握器的的掌握原理。把握微掌握器的實(shí)現(xiàn)方法。二、試驗(yàn)要求通過掌握器試驗(yàn)，理解計(jì)算機(jī)內(nèi)部工作過程，建立計(jì)算機(jī)整機(jī)工作概念。三、掌握器組成I/O設(shè)備等聯(lián)系命令，掌握計(jì)算機(jī)各部件有條不紊的進(jìn)展工作。如圖4-1與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，既可單獨(dú)掌握，亦可交替互補(bǔ)〔混合〕掌握，在國內(nèi)領(lǐng)先把PLA掌握理念融入微掌握器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中。圖4-1 掌握器組成框圖組合規(guī)律型4-1PLD框?yàn)榻M合規(guī)律型掌握器，由可編程器件XC9572獨(dú)立組成，在器件編程環(huán)境的支撐下完成微操作掌握信號的設(shè)計(jì)與下載。以取得最高操作速度為設(shè)計(jì)目標(biāo)，它的缺點(diǎn)是繁鎖、雜亂、缺乏規(guī)律性，且不易修改和擴(kuò)大,缺乏敏捷性。組合規(guī)律掌握器實(shí)質(zhì)上是一個組合規(guī)律電駱信號，可稱為硬布線掌握器。存儲規(guī)律型4-1所示的CM掌握信號由微指令產(chǎn)生。由于它增加了一級掌握存儲器，所以指令的執(zhí)行速度比組合規(guī)律掌握器慢。組合規(guī)律與存儲規(guī)律結(jié)合如圖4-1所示，本系統(tǒng)掌握器由組合規(guī)律與存儲規(guī)律集合組成PLA掌握器，它是吸取前兩種的設(shè)計(jì)思想來實(shí)現(xiàn)的。PLA掌握器實(shí)際上也是一種組合規(guī)律掌握器，但它又與常規(guī)器產(chǎn)生。關(guān)于組合規(guī)律掌握器試驗(yàn)基于“RISC”處理器構(gòu)成的模型機(jī)試驗(yàn)中論證。這里以微程序掌握器為例開放掌握器的原理組成與挨次掌握試驗(yàn)。四、微程序掌握器微程序掌握的實(shí)質(zhì)是用程序設(shè)計(jì)的思想方法耒組織微操作掌握規(guī)律根本概念。微程序掌握器的組成構(gòu)造CM表4-1 微指令的重疊構(gòu)造定義4-2所示的CM2626416116共三片靜態(tài)存儲器平行組成。它們的地址通路由微程序計(jì)數(shù)器PC供給，其尋址范圍為0~7FF.掌握器設(shè)有段微址，26264的數(shù)據(jù)端在段微址的指示下分時(shí)輸出下址與微掌握信息，并和6116的數(shù)據(jù)端平行組成24個途經(jīng)三態(tài)門隔離驅(qū)動的微掌握位M23~M表4-1 微指令的重疊構(gòu)造定義直控字段直控字段保存段目的字段運(yùn)算字段源字段識別字段下續(xù)微地址字段M23~M19 M18……M8 M7~M0M23~M19M18……M8M7~M0微程序計(jì)數(shù)器PC4-23161構(gòu)成按字方式尋址的PC入端通過微總線〔BUS〕從指令譯碼器ID、微掌握器〔CM〕的下址段捕獲非因變重量，PSWINQ12位微地址總線，掌握微程序存儲器的尋址。其中ua11為段微址，電路構(gòu)造中與26264的地A1”相連，它零狀態(tài)輸出微掌握信息1PC動淸零。PSWPSWINQ微命令④IRID①微地址形成電路譯碼②⑤微程序計(jì)數(shù)器E/M主存T3T2 T1地址掌握字段操作掌握字段u10……u0M2CMM23……M0M1M0PCARuPC③圖4-2 微程序掌握器原理圖微程序的執(zhí)行過程4-2所標(biāo)示的字號表示微程序掌握的全部工作過程。啟動取指微指令或微程序，依據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC所供給的指令地址，從EM主存中取出所要執(zhí)行的機(jī)器指令，送入指令存放器IR、指令譯碼器ID中，并且完成PC+1，指向機(jī)器指令的下址單元。依據(jù)IDPC。從PC所指定的CM掌握存儲器單元分時(shí)輸出微操作掌握字段與下續(xù)微地址掌握字段。微指令的操作掌握字段經(jīng)譯碼或直接產(chǎn)生一組微命令，掌握有關(guān)功能部件完成微程序所規(guī)定的微操作。微指令的下址段及當(dāng)前PSW、INQ等標(biāo)志送往微地址形成電路，產(chǎn)生下條微指令的地址，進(jìn)入讀取與執(zhí)行下條微指令。如此循環(huán)，直到一條機(jī)器指令的微程序全部執(zhí)行完畢。微操作命令目的微操作運(yùn)算微操作源微操作識別推斷字………………譯碼器…………譯碼器……下址段直控字段目的字段運(yùn)算字段源字段識別字段A10…A0M23…M19M18…M16M15…M11M10…M8M7…M0圖4-3 微指令掌握格式微指令格式及編碼的全部微命令進(jìn)展統(tǒng)一編碼。4-33524個操作掌握位分別由識別推斷字段、M18~M811位的后續(xù)微地址。⑴識別字段①M(fèi)4、M1、M0分別定義Iμ、Icz、Ids，組成下址識別字段。它們的編碼下表所示。表4-2 手控態(tài)識別字段編碼表IμIczIds1001111執(zhí)行周期微變址110無條件任意變址010帶進(jìn)位標(biāo)志變址011帶零標(biāo)志位變址M4M1M0說明②M2M4M1M0說明

表4-3 取指掌握一覽表M23M21M2IPMWRIRT2T3T4說明101↑打操作碼101↑PC+1101↑打操作數(shù)*IP為“1”時(shí)PC不變，當(dāng)MWR為“1”時(shí)執(zhí)行指令存放器寫入操作③M3定義為中斷控位IE。⑵運(yùn)算字段M15~M11分別定義M、CN、S2、S1、S0，組成運(yùn)算掌握字段。⑶源掌握段M10~M8組成X2、X1、X0源尋址段。⑷目的掌握段M19~M17組成o2、o1、o0目的尋址段。⑴直接掌握字段①M(fèi)6W，當(dāng)W=“1”時(shí)當(dāng)前總線寬度為十六位；假設(shè)W=“0”依據(jù)總線源的奇偶特性形成偶遞奇或奇遞偶的八位字節(jié)總線。②M7XPCPUXP=“1”時(shí)源存放器為偶尋址，總線寬度由字長控位“W”定義；假設(shè)XP=“0”源工作存放器為奇尋址，并且形成奇遞偶的八位字節(jié)總線。在存儲器或指令操作數(shù)字段為源的尋址中，XP可指定操作源的途徑，亦可作為識別控位用。③M16定義為目的奇偶控位OP，在CPU特約的工作存放器尋址中，當(dāng)OP=“1”時(shí)目的工作存放器為偶操作，假設(shè)總線寬度W=“1”時(shí)以字為目標(biāo)，遇W=“0”時(shí)以字節(jié)為目標(biāo)；假設(shè)OP=“0”目的工作存放器為奇操作，以奇字節(jié)為目標(biāo)。在存儲器或指令操作數(shù)字段的目的尋址中，OP可指定目標(biāo)操作途徑，亦可作為識別控位用。④M5定義為運(yùn)算源控位ALU，當(dāng)ALU=“0”時(shí)，運(yùn)算器以AX、BX存放器為源，假設(shè)ALU=“1”運(yùn)算器以當(dāng)前源編碼的定義部件為源。⑤M20定義為存放器與內(nèi)存選擇控位R/M，當(dāng)R/M=“0R/M=“1”選擇內(nèi)存IMA。⑥M21定義為EM/RM主存及指令存放器IR寫命令MW，當(dāng)MWR1IR0”時(shí)執(zhí)行存儲器的寫入操作。當(dāng)MWR1IR“”時(shí)執(zhí)行指令存放器IR寫入操作。⑦M(jìn)22IPIP=“0PC處保持狀態(tài)，當(dāng)IP=“1”時(shí)，遇E/M=“1”執(zhí)行PC地址的裝載，假設(shè)E/M=“0”執(zhí)行PC+1。⑧M23E/ME/M=“0”時(shí)，主存以當(dāng)前程序指針PC為Addr地址總線；當(dāng)E/M=“1”時(shí)，主存以當(dāng)前AR為Addr地址總線。⑹下址段M18~M8組成μD10~μD0共十一位下址微總線，在下址形成時(shí)段M18~M8輸出下續(xù)微地址總線。取址微操作流程成將現(xiàn)行指令從存儲器中取出送往指令存放器IR，并執(zhí)行PC+1，指向程序指令的下址。從上圖001號微單元所示的取指流程可知把操作碼所在字節(jié)打入指令存放器IR偶單元，然后把PC+1單元的內(nèi)容打入IR奇單元，執(zhí)行操作數(shù)的存儲。在同一機(jī)器周期內(nèi)按字節(jié)方式分時(shí)實(shí)現(xiàn)十六位指令存放器的打入操作。五、掌握器特商定義為了迫使微程序掌握器在上電或復(fù)位時(shí)依據(jù)預(yù)設(shè)的初始微操作信息步入正常工作狀態(tài)，我們依據(jù)通用機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制定義了三個關(guān)聯(lián)單元的微掌握格式。初始復(fù)位單元微程序定義⑴初始復(fù)位微地址掌握器的微地址計(jì)數(shù)器PC回】鍵亦可實(shí)現(xiàn)微計(jì)數(shù)器的手動淸零。⑵零微址單元格式零微址單元的微操作編程為空操作，下址為增量計(jì)數(shù)方式。其十六進(jìn)制的指令格式為：FF FF FF FF FF下址段 微指令掌握段取指周期微址與微操作定義掌握器定義001hID指定。其十六進(jìn)制指令格式為：FF FF BF FB FB下址段 微指令掌握段中斷掌握微址與微操作定義FF FFFE FF F7掌握器定義003hFF FFFE FF F7下址段 微指令掌握段六、微掌握器實(shí)踐微掌握器的格式及控位定義渉及機(jī)器指令的設(shè)計(jì)論正。這里圍繞微掌握器的挨次掌握，以“取指”微操作所形成的微入口作為切入點(diǎn)，用手控方法模似微掌握器的挨次掌握過程，驗(yàn)證微掌握器的根本工作原理。指令微地址的形成試驗(yàn)我們默認(rèn)操作碼段的字長為八位，從PC零地址開頭，向EM主存寫入指令碼，然后模擬“取指”微操作中機(jī)器指令起始微地址的形成。I/O置數(shù)I/O=8000h寫數(shù)據(jù)[00]=IOL:00寫數(shù)據(jù)[01]=IOH:80I/O置數(shù)I/O=FFC0h寫數(shù)據(jù)[02]=IOL:C0寫數(shù)據(jù)[03]=IOH:FF① K23~K00PC=I/O置數(shù)I/O=8000h寫數(shù)據(jù)[00]=IOL:00寫數(shù)據(jù)[01]=IOH:80I/O置數(shù)I/O=FFC0h寫數(shù)據(jù)[02]=IOL:C0寫數(shù)據(jù)[03]=IOH:FFX2X1X0=011XPW=10

E/M=0，IP=0MWR=1按[單拍]

IP=1,XP=0按[單拍]

XP=1按[單拍]

XP=0按[單拍]關(guān)閉控位取指PC+1規(guī)律左移1位00000000加基地址0600h后續(xù)微地址uPC=0600hK23~K00M23~M0IIR=1，M22、M2控位顯示燈，按【單拍】按鈕執(zhí)行取指微操作，把指令碼00hID指令譯碼器，關(guān)閉控位取指PC+1規(guī)律左移1位00000000加基地址0600h后續(xù)微地址uPC=0600h按[返回]

IR=1，IP=1按[單拍]PC700h780h7FEh……隨機(jī)，當(dāng)PC≥004h后，每按一次【單拍】按鈕，PC隨機(jī)散轉(zhuǎn)。后續(xù)微地址的形成試驗(yàn)續(xù)微地址。后續(xù)微地址的形成方法對微程序編制的敏捷性影響很大。本系統(tǒng)承受斷定方式，其后續(xù)微地址的定義可由設(shè)計(jì)者指定或由設(shè)計(jì)者指定的下址與識別推斷字段指定的條件組合產(chǎn)生。⑴增量計(jì)數(shù)實(shí)踐PC，K23~K00M23~M0掌握燈全滅的狀態(tài)下，令(K4)=，按【單拍】按鈕，PC1計(jì)數(shù)操作。當(dāng)前uPC當(dāng)前uPC當(dāng)前uPC+1當(dāng)前uPC+1當(dāng)前uPC+1當(dāng)前uPC+1Iu=1

按[單拍]

按[單拍]

按[單拍]

按[單拍]⑵確定變址實(shí)踐變址設(shè)置置后續(xù)微址I/O=0100h微變址uPC=0100h變址設(shè)置置后續(xù)微址I/O=0100h微變址uPC=0100h置后續(xù)微址I/O=0311h微變址uPC=0311hIds=0

X2X1X0=011XPW=11

按[單拍]

按[單拍]⑶條件變址實(shí)踐條件變址的后續(xù)微地址由非因變重量和因變重量兩局部組成接指定，對應(yīng)下址段ud10~ud1。因變重量以當(dāng)前運(yùn)算標(biāo)志為條件產(chǎn)生，對應(yīng)下址段ud0。①進(jìn)位變址試驗(yàn)我們以準(zhǔn)雙向I/O部件S10~S0模擬非因變重量局部的微地址，因變重量局部通過進(jìn)位標(biāo)志的置位清零操作產(chǎn)生，形成以進(jìn)位標(biāo)志為條件的后續(xù)微地址。K23~K0置“0M23~M0控位顯示燈，按【返回】鍵后照下流程操作。置進(jìn)位標(biāo)志置進(jìn)位標(biāo)志CY=1設(shè)非因變重量I/O=0100h條件變址uPC=0101h清進(jìn)位標(biāo)志CY=0條件變址uPC=0100hCN=1按[單拍]

X2X1X0=011XPW=11，CN=0

Icz=1按[單拍]

CN=1，Icz=0按[單拍]

CN=0，Icz=1按[單拍]②零標(biāo)志變址試驗(yàn)我們?nèi)砸詼?zhǔn)雙向I/O部件S10~S0模擬非因變重量局部的微地址，因變重量局部通過運(yùn)算操作動態(tài)產(chǎn)生零標(biāo)志，形成以零標(biāo)志為條件的后續(xù)微地址。置零標(biāo)志Z=1設(shè)非因變重量I/O=0200h條件變址uPC=0201h清零標(biāo)志Z=0置零標(biāo)志Z=1設(shè)非因變重量I/O=0200h條件變址uPC=0201h清零標(biāo)志Z=0條件變址uPC=0200hALU=1，Icz=0按[單拍]

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