計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第1頁。第六章CPU的工作機(jī)理與微程序設(shè)計(jì)CPU的設(shè)計(jì)步驟大致如下：1、擬定指令系統(tǒng)2、確定總體結(jié)構(gòu)3、設(shè)計(jì)產(chǎn)生各種微命令的控制部件：兩種類型——組合邏輯、微程序計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第2頁。以8086/8088的結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)為根底簡化設(shè)計(jì)模型機(jī)一、總體結(jié)構(gòu)單BUS結(jié)構(gòu)：CPU、存儲器及I/O部件掛接在一組系統(tǒng)總線上，同步方式工作只保存EU結(jié)構(gòu)第一節(jié)模型機(jī)總體結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第3頁。CLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第4頁。二、CPU內(nèi)總線結(jié)構(gòu)〔IB〕

第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第5頁。CLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB

IB雙向單總線

IB重用單發(fā)送多接收三態(tài)門隔離計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第6頁。三、CPU中存放器設(shè)置〔1〕通用R第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)設(shè)有八個(gè)16位通用存放器，功能與8086中通用存放器相同這組存放器采用單口隨機(jī)訪問存儲器，每次只能訪問其中一個(gè)存放器。計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第7頁。CLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/BPC

IB通用寄存器組GR#W/BRDGRWRGRGR

IB寫某個(gè)通用寄存器，高電平有效讀某個(gè)通用寄存器，高電平有效字/字節(jié)操作AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI將某通用寄存器內(nèi)容送內(nèi)總線，高電平有效數(shù)據(jù)R地址R寄存器組MARDZFRPCIRCU時(shí)序

RDWRW/BMI/OMDRCALU寄存器組計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第8頁。IBWAX：〔1〕通用R三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)GR地址(AX),WRGR,W/B計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第9頁。ABus微命令CUCLPCPC+1DBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIR時(shí)序

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第10頁。RDGRWRGRWRGRSIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHGR

IBGR#W/BALAHW/BIBGR#計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第11頁。

ALBIB

：GR地址（AL），RDGR，

W/B，GRIB〔1〕通用R三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第12頁。RDGRWRGRSIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHGR

IBGR#GR#RDGRGR

IBW/BW/BALIB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第13頁。〔2〕暫存器三個(gè)暫存器C，D，Z：16位三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第14頁。ZDCCCLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMAR

CPDSALSARCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB

CPDSALSARCPZCPCCIB

ZIB

DZD

IB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第15頁?！?〕暫存器

C：暫存來自R/M數(shù)據(jù)。例：AXWC：三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)GR#（AX），RDGR，W/B、GRIB、CPC計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第16頁。RDGRWRGRSIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHGR

IBGR#GR#W/BW/BRDGRGR

IBCCPCCPC計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第17頁?！?〕暫存器

D：暫存ALU操作數(shù)，具有移位功能。例：將D內(nèi)容左移一位，打入D：SAL、CPD三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第18頁。SALSAR

CPDSAL

CPDCLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARDZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第19頁。〔2〕暫存器例：ZWAX：

Z：暫存ALU的運(yùn)算結(jié)果。三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)ZIB、GR#、（AX）、WRGR、W/B計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第20頁。WRGR

ZIB

GR#GR#WRGR

ZIB

CLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR

IBRDGRD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIBALUABADDSUBB-1

IBW/BW/B通用寄存器組PC

IBW/B計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第21頁。16位，只存指令的前2個(gè)字節(jié)〔指令長度為1-6個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為操作碼和尋址方式〕。CPIR用于控制將IB上的指令打入IR。〔4〕PC16位專用存放器，具有自增功能。一條指令結(jié)束前必須自動改變成下地址?！?〕IR三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第22頁。

MDR:R<=>MDR<=>DB<=>M〔5〕MAR和MDRMAR:地址=>MAR=>AB對主存的控制信號：讀RD（讀），WR（寫），W/B（字/字節(jié)）三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第23頁。RDWRW/BMABusDBusCBus

MARABMAR

CPMARDBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

IBW/BMARCPMAR

MARABCPMDR

MDRIBMDRDBDBMDRW/BMDR計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第24頁?！?〕MAR和MDR例：從內(nèi)存取指到IR中。

PCIB、CPMARMARAB，RD，W/B，DBMDR、

MDRIB、CPIR三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第25頁。ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCPC

IBIRCPIRPC+1CLPCCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIBADDSUBB-1

IBW/BW/BPCPC

IB

CPMARMAR

MARABDBMDRMDR

MDRIBCPIRIRALUAB通用寄存器組計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第26頁。（6）標(biāo)志R：FR

與8086的FR相同

FRIB：將FR內(nèi)容送內(nèi)總線。三、CPU中存放器設(shè)置第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第27頁。FRFRIBFRFRIBCLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZPCCPPCIRCPIRCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第28頁。四、ALU部件及控制部件ALU部件根本運(yùn)算：ADD，SUB，NEG，AND，OR，XOR，NOT，A+1，A-1，B-1，B+1第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第29頁。ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCPC

IBIRCPIRPC+1CLPCCU時(shí)序

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIBADDSUBB-1

IBW/BW/BALUABALU微命令A(yù)DDB-1AB通用寄存器組計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第30頁。四、ALU部件及控制部件例：BX+DWZ所產(chǎn)生的控制信號為：GR#（BX），RDGR，W/B，GRIB，ADD，CPZ第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第31頁。ALUABALUABusDBusCBus

MARABMARSIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHGR#GR

IBRDGRWRGRD

IB

CPMARD

CPDSALSARCPZZFRFRIBPCCPPCPC

IBIRCPIRPC+1CLPCCU時(shí)序微命令

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDBW/B

MDRIBCCPCCIB

ZIBADDSUBB-1

IBW/BGR#RDGRGR

IBDCPZZADDBLBHW/B計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第32頁。四、ALU部件及控制部件控制部件CU第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第33頁。微命令CUCU微命令CLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIR時(shí)序

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第34頁。微命令CUCU微命令CLPCPC+1ABusDBusCBus

MARABMARGR#GR

IBRDGRWRGRW/BD

IB

CPMARD

CPDSALSARZCPZFRFRIBPCCPPCIRCPIR時(shí)序

RDWRW/BMI/ODBMDRMDRCPMDRMDRDB

MDRIBCCPCCIB

ZIB

ALUABADDSUBB-1

IBW/B通用寄存器組PC

IB計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第35頁。立即數(shù)局部B3-B4:W=0只使用B3，后面局部提前位移量局部B5-B6: 對disp8占最后一個(gè)字節(jié)； 對disp16占最后兩個(gè)字節(jié)五指令系統(tǒng)1、指令代碼格式位移量高位移量低立即數(shù)低MODREGR/M立即數(shù)高OP(6)dw〔1〕雙操作數(shù)指令代碼格式:長度2-6B操作特征B1:OP見p102表4-2，其余同8086尋址特征B2: REG見p103表4-3；

MOD與R/M見p103表4-4第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)表4-2指令 目的操作數(shù) 源操作數(shù) 操作特征局部MOV REG R/M 100010dwMOV M Imm 1100011wADD REG R/M 000000dwADD R/M Imm 1000000wAND R/M REG 001000dwAND R/M Imm 1000000wd=1，目的操作數(shù)由REG字段給出 w=1，字操作表4-4MOD，R/M MODR/M 00 01 10 11000(BX)+(SI) (BX)+(SI)+d8(BX)+(SI)+d16AL/AX001(BX)+(DI) (BX)+(DI)+d8(BX)+(DI)+d16CL/CX010(BP)+(SI) (BP)+(SI)+d8 (BP)+(SI)+d16DL/DX011(BP)+(DI) (BP)+(DI)+d8 (BP)+(DI)+d16BL/BX100(SI) (SI)+d8 (SI)+d16AH/SP101 (DI) (DI)+d8 (DI)+d16CH/BP110d16 (BP)+d8(BP)+d16DH/SI111 (BX) (BX)+d8 (BX)+d16BH/DI存放器直接尋址：AX、BX；基址變址尋址：35H[BX][SI]；存放器間址：[BX]；變址/基址尋址：0135H[BX]；直接尋址方式〔disp16〕，EA為位移量：VAR1、[0100H]。表4-3REGREG W=0 W=1000 AL AX001 CL CX010 DL DX011 BL BX100 AH SP101 CH BP110 DH SI111 BH DI計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第36頁。例子：p104例4-1例4-1：指令MOVDA_WORD，1234H。該指令的操作碼OPCODE為1100011，REG為輔助操作碼，其值為000。設(shè)DA_WORD對應(yīng)地址為0010H。這條指令的代碼如何？解：OPCODEWMODREGR/Mdata1data2disp1disp2p102表4-21000P509MOVmem,immP103表4-4？尋址直接尋址Disp16表4-40011034H12H10H00H見P105圖4-3C70634121000H計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第37頁。例子：p104例4-2例4-2：指令A(yù)DDAX,BX。這條指令的代碼如何？解：OPCODEdWMODREGR/Mp102表4-20000001000P103表4-3111011P104表4-403C3H計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第38頁?！?〕單操作數(shù)指令代碼格式操作碼擴(kuò)展：OPCODE=1111111OP2為輔助操作碼710765320OPCODEWMODOP2R/MB1操作特征B2尋址特征

disp-lowdisp-highB3-B4位移量計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第39頁。例子：p105例4-3例4-3：指令I(lǐng)NCAL。這條指令的代碼如何？解：OPCODEWMODREGR/Mp507000P103表4-4011000FEC0H計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第40頁。2、指令分類〔1〕傳送指令MOVDEST，SRC—〔SRC〕DESTSRC可采用立即尋址、R尋址、直接尋址、R間址、變址/基址、基址變址尋址等。DEST不能采用立即尋址，其他同SRC。采用雙操作數(shù)指令代碼格式，長度為2-6字節(jié)。第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第41頁。①雙操作數(shù)：ADD/SUB/AND/OR/XORDEST，SRC尋址方式與指令代碼格式、長度同MOV指令功能：〔DEST〕OP〔SRC〕DEST

〔2〕算術(shù)/邏輯運(yùn)算指令第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第42頁。②單操作數(shù)INC/DEC/NEG/NOTDEST指令功能：OP〔DEST〕DEST尋址方式同MOV采用單操作數(shù)指令代碼格式，長度2-4字節(jié)。第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第43頁?！?〕移位指令SAL/SAR/SHL/SHR/ROL/RORDEST，1指令功能：OP〔DEST〕DEST尋址方式同MOV采用單操作數(shù)指令代碼格式第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第44頁。指令代碼格式：OPCODEdisp8/16

B1B2-B3②條件轉(zhuǎn)移指令JXX目標(biāo)；轉(zhuǎn)移條件：XXXX成立：那么〔PC〕+dispPC否那么：順序執(zhí)行〔4〕轉(zhuǎn)移指令①無條件轉(zhuǎn)移指令JMP目標(biāo)；功能:〔PC〕+dispPC計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第45頁。（5）子程序調(diào)用指令與返回指令①子程序調(diào)用指令CALL過程名；指令代碼格式：OPCODEdisp-lowdisp-high

B1B2-B3②子程序返回指令RET；指令功能：棧頂元素〔字〕PC指令代碼格式：單字節(jié)〔OPCODE〕指令功能：將PC內(nèi)容與相對位移量相加，形成轉(zhuǎn)移地址，送入PC中?！睵C〕堆棧；〔PC〕+dispPC計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第46頁。〔6〕堆棧壓入與彈出指令①壓入指令PUSHSRC〔SP〕-2SP，〔SRC〕〔SP〕SRC為R，為單字節(jié)指令01010REGSRC為M，為2—4字節(jié)第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第47頁。②彈出指令POPDEST((SP)〕DEST，〔SP〕+2SPDEST為R，01011REGDEST為M，為2—4字節(jié)第一節(jié)模型機(jī)總體設(shè)計(jì)〔6〕堆棧壓入與彈出指令計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第48頁。第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器設(shè)計(jì)組合邏輯控制部件的步驟為：1、設(shè)計(jì)時(shí)序系統(tǒng)：設(shè)計(jì)工作周期、節(jié)拍、脈沖時(shí)序信號2、擬定指令流程圖與微操作時(shí)間表3、微命令的邏輯綜合與微操作的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第49頁。一、時(shí)序系統(tǒng)1、工作周期機(jī)器周期〔CPU周期〕模型機(jī)設(shè)置六種工作周期：〔1〕取指周期FC：取指譯碼〔2〕源周期SC：形成源地址，獲得源操作數(shù)〔3〕目的周期DC：形成目的地址，獲得目的操作數(shù)〔4〕執(zhí)行周期EC：運(yùn)算、存結(jié)果/形成轉(zhuǎn)移地址第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第50頁?！?〕中斷響應(yīng)周期IC：硬件轉(zhuǎn)中斷效勞程序〔6〕DMA傳送周期DMAC：CPU不操作周期狀態(tài)觸發(fā)器：6個(gè)觸發(fā)器對應(yīng)上面6種工作周期，任一時(shí)刻只有一個(gè)為1。2、節(jié)拍〔時(shí)鐘周期〕每個(gè)工作周期分為假設(shè)干節(jié)拍模型機(jī)節(jié)拍寬度：訪內(nèi)操作所需時(shí)間〔最長微操作所需的時(shí)間〕節(jié)拍發(fā)生器：產(chǎn)生固定節(jié)拍信號，具有清零和加一功能第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第51頁。〔3〕工作脈沖同步定時(shí)脈沖：在模型機(jī)中每個(gè)節(jié)拍末尾給一個(gè)工作脈沖P，作為各種同步脈沖來源。TP打入R下一個(gè)T開始第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第52頁。以工作周期為線索，擬定各類指令在本工作周期操作流程—易于優(yōu)化按指令類型分別擬定指令流程—易于理解二、指令流程與微操作時(shí)間表擬定指令流程通常有兩種方式第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第53頁。SR1FCCPFCQ

FCDC復(fù)位信號1、取指周期FC公共操作：所有指令需要〔1〕進(jìn)入FC的條件4種進(jìn)入FC的情況第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第54頁。②一條指令執(zhí)行結(jié)束：無DMA、IC

③轉(zhuǎn)入中斷效勞程序前：IC周期后

④恢復(fù)被暫停的程序：DMAC后，并無DMA和I

1FC=EC（1IC?1DMAC）+IC+DMAC（1DMAC?1IC）〔2〕取指流程FT0PCMARFT1MMDRIR；PC+1PC①初始化置入FC：開機(jī)、復(fù)位、“1〞FC觸發(fā)器第二節(jié)指令流程與組合邏輯控制器計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第55頁?！?〕微操作時(shí)間表FT0PC

IBT+1PCPMARCPT(P)FT1MARAB，RD，W/B，DB

MDRMDRIBPC+11SC[邏輯式1]1DC[邏輯式2]1EC[邏輯式3]PCPIRCPPCCPT(P)CPFC(P)CPSC(P)CPDC(P)CPEC(P)FC計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第56頁。2、MOV指令分析 (1〕FC同前 (2)SC

PC+1=>PCRi=>CPC+1=>PCPC=>MARM=>MDR=>CPC+1=>PCPC+1=>PCImm8RImm[RBI]didi[RBI]di[RB][RI]FCPC+1=>PCPC=>MARM=>MDR=>DPC+1=>PCRB+D=>ZPC+1=>PCZ=>DRI+D=>ZZ=>MARM=>MDR=>CPC+1=>PCPC=>MARM=>MDR=>MARPC+1=>PCM=>MDR=>CPC+1=>PCPC+1=>PCPC=>MARM=>MDR=>DPC+1=>PCRBI+D=>ZPC+1=>PCZ=>MARM=>MDR=>CPC+1=>PCRBI

=>MARM=>MDR=>CST0ST1ST2ST3ST4ST5ST6ST7計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第57頁。MOV指令微操作時(shí)間表：ST0：PC+1、T+1、CPPC、CPT〔P〕ST1：R尋址〔RC〕發(fā)：RDGRW/B〔W〕GRIBCPC[RBI]〔RBIMAR〕發(fā)：RDGRW/BGRIBCPMAR其他PCIB

CPMART+1〔R〕、CPT〔P〕；0SC〔R〕、CPSC〔P〕、1DC〔DR〕R、CPDC〔P〕、1EC〔DR〕R、CPEC〔P〕計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第58頁。MOV取指微操作時(shí)間表ST0PC+1T+1pCPPCCPT(P)ST1PCIB(R+[RBI])RDGR(R+[RBI])W/B(WR+[RBI])GRIB(R+[RBI])T+1(R)0SC(R)1DC(DR)R1EC(DR)RPCPMAR(R)CPC(R)CPT(P)CPSC(P)CPDC(P)CPEC(P)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第59頁。PCMARMMDRDPC+1PCRB+DZPC+1PCZDRI+DZZMARPCMARMMDRMARPC+1PCPC+1PCPCMARMMDRDPC+1PCRBI+DZPC+1PCZMARRBI

MARWWWCMDRMDRMCRjDRDRR[RBI]di[RBI]di[RB][RI]diDT0DT1DT2DT3DT4DT5ET0ET1〔3〕DC：同SC類似計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第60頁。P116例子例4-5擬出MOVAL,0FH的指令流程(流圖)解:

FT0 PC=>MARFT1 M=>MDR=>IR,PC+1=>PCST0 PC+1=>PCST1 PC=>MARST2 M=>MDR=>C,PC+1=>PCET0 C=>AL

計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第61頁。例4-6：擬出MOV1020H[SI]，BX的指令流圖與微操作(P116)取FT0

PC->MAR

PC->IB,CPMAR,T+1,CPT(P)指

FT1

M->MDR->IR

MAR->AB,RD,W/B,DB->MDR,MDR->IB,CPIR

PC+1->PC

PC+1,CPPC,1->SC,CPT(P),CPFC(P),CPSC(P)

取ST0

PC+1->PC

PC+1,CPPC,

T+1,CPT(P)

源

ST1

BX

->C

RDGR,W/B,GR->IB,CPC,1->DC,CPT(P),

CPSC(P),CPDC(P)目DT0

PC->MAR

PC->IB,CPMAR,T+1,CPT(P)

的

DT1M->MDR->D

MAR->AB,RD,W/B,DB->MDR,MDR->IB,CPD

PC+1->PC

PC+1,CPPC,T+1,CPT(P)

DT2D+SI

->Z

RDGR,W/B,GR->IB,ADD,CPZ,T+1,CPT(P)

PC+1->PC

PC+1,CPPC

DT3

Z->MAR

Z->IB,CPMAR,1->EC,CPT(P),CPDC(P),CPEC(P)

傳ET0

C->MDR

C->IB,

CPMDR,T+1,CPT(P)

送

ET1

MDR

->M

MAR->AB,MDR->DB,WR,W/B,

1->FC(1->DMAC?1->IC),CPT(P),CPEC(P),CPFC(P)計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第62頁。3.雙操作數(shù)的算邏指令分析 (1〕FC和SC同MOV(2)DC

R[RBI]didi[RBI]di[RB][RI]SCM=>MDR=>DPC=>MARM=>MDR=>DPC+1=>PCRB+D=>ZPC+1=>PCZ=>DRI+D=>ZZ=>MARM=>MDR=>MARPC+1=>PCM=>MDR=>DPC+1=>PCPC=>MARPC=>MARM=>MDR=>DPC+1=>PCRBI+D=>ZPC+1=>PCZ=>MARM=>MDR=>DRi=>DRBI

=>MARM=>MDR=>DMDRMDRDRET0ET1CopdZCopdZZMDRZRET2計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第63頁。4.單操作數(shù)的算邏指令分析 (1〕FC和DC同雙操作數(shù)的算邏指令(2)EC

取指單操作數(shù)算邏輯指令PC+1PCOPDZZRjZMDR取操作數(shù)MDRMOPDZFCDT0DT1~DT7ET0ET1ET2同雙操作數(shù)算邏指令DC的流程DRDR計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第64頁。5.移位指令分析 (1〕FC和DC同單操作數(shù)的算邏指令(2)EC

DRDRDCOPD=>DD=>RMDR=>MOPD=>DD=>MDR計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第65頁。6、轉(zhuǎn)移指令取指轉(zhuǎn)移指令PCMARPCMARMwMDRDPC+1PCPC+1PCPC+DZPC+DZZPCZPCPC+1PCFCJMPJPJXXJPET0ET1ET2ET3ET4disp8M

BMDRDPC+1PCdisp16計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第66頁。7、子程序調(diào)用指令與返回指令取指Z—1ZMDR

MwPC

MDRPCMARMMDRDPC+1PCWSP—

1ZPC+1PCZSP、MARＰＣ＋ＤＺＺＰＣCALL指令取位移量SP－2SP，且PC指向下條指令返回地址存入堆棧計(jì)算子程序入口地址再送入PCFCET0ET1ET2ET3ET4ST0ST1ET5ET6計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第67頁。7、子程序調(diào)用指令與返回指令取指SPMARMMDRPCSP+1ZZ+1ZZSPWRET指令FCET0ET1ET2ET3ET4從棧頂取返回地址SP+2SP計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第68頁。8、堆棧壓入取指RiCSP—1ZZ—1ZZSP、MARMDRMwPUSH指令FCET0ET1ET2ET3ET4C中操作數(shù)送棧頂字單元SP—2SP、MAR取操作數(shù)CMDRSC同MOV指令的SC流程R[RBI]、di、di[RBI]、di[RB][RI]計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第69頁。8、堆棧彈出指令取指SPMARMMDRCSP+1ZZ+1ZZSPWPOP指令FCET0ET1DC從棧頂取操作數(shù)送CSP+2SPPC+1PCCRjCMDRMDRM取目的地址RDRWST0ST1ST2ST3ST4[RBI]、di、di[RBI]、di[RB][RI]計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第70頁。9、中斷響應(yīng)周期IC10、DMAC—DMA傳送周期11、鍵盤操作復(fù)位信號，0PC，轉(zhuǎn)OS入口系統(tǒng)命令，n

PC，轉(zhuǎn)系統(tǒng)程序首址計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第71頁。PCIB=FC?T0+MOV?（R+[RBI]）?SC?T1+MOV[RBI]?DC?T0+….CPMAR=FC?T0?P+MOV?R?SC?T1?P+MOV[RBI]?DC?T0+….T+1=FC?T0+MOV?SC?T0+MOV?R?SC?T1+…..CPT=P…..微命令的邏輯表達(dá)式:操作碼、尋址譯碼信號、工作周期、節(jié)拍、工作脈沖三、微命令綜合計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第72頁。R/MGR地址的產(chǎn)生:R/MGR地址=〔MOD=11〕?〔d?SC+d?DC+d?EC〕REGGR地址=〔d?SC+d?DC+d?EC〕RB/IGR地址=〔MOD=11〕?〔d?SC+d?DC〕{MOD=11存放器尋址}GR地址的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第73頁。微操作信號發(fā)生器（組合邏輯電路）OPdwMODREGR/M變址(基址)寄存器地址形成電路周期狀態(tài)觸發(fā)器節(jié)拍發(fā)生器時(shí)鐘譯碼譯碼譯碼譯碼多路開關(guān)R／ＭGR地址REG

GR地址RB/I

GR地址T+11FCPCIBRX

GR地址

微指令Ｒ／ＭＧＲ地址RB/RIMODR/M周期外部請求PIRFRPC……………計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第74頁。第三節(jié)微程序控制原理設(shè)計(jì)微命令控制部件的兩種類型—組合邏輯控制和微程序控制計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第75頁。一、微程序控制概念I(lǐng)RPSWPC后繼微指令地址形成電路微地址寄存器微操作控制字段順序操作字段譯碼譯碼ROM微指令存放器μIR控制存儲器CM微指令序列指令代碼運(yùn)行狀態(tài)……………計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第76頁。1、微程序執(zhí)行過程的描述一條指令對應(yīng)的微程序的執(zhí)行過程是：〔1〕公用微指令：完成一條機(jī)器指令取指，μPC為0#或1#〔μPC〕μIR〔2〕形成微程序入口地址：通過IR的操作碼生成微程序入口地址〔3〕執(zhí)行微程序：從CM中取出微指令順序執(zhí)行，微地址字段μPC重復(fù)〔4〕返回：一段微程序執(zhí)行完返回—μPC0或1#計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第77頁。2、根本概念和術(shù)語〔1〕微命令與微操作微命令：控制信號序列的最小單位，如開/關(guān)控制門，打入R等微操作：由微命令控制實(shí)現(xiàn)的操作過程計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第78頁。微命令字段〔微操作控制字段〕：記錄各微操作所對應(yīng)的控制信號順序控制字段〔微地址字段〕：記錄下一條將要執(zhí)行的微指令地址微周期：從CM中讀取一條微指令并執(zhí)行相應(yīng)的微操作所需的時(shí)間〔2〕微指令與微周期微指令：假設(shè)干個(gè)微命令的組合，實(shí)現(xiàn)可并行的操作計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第79頁?！?〕工作程序與微程序、主存儲器與CM工作程序：以機(jī)器指令為單位存放在主存中微程序：以微指令為單位存放在CM中不能互相取代〔3〕微程序與微程序設(shè)計(jì)微程序設(shè)計(jì)：利用微指令集合進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。如微子程序、循環(huán)、分支等計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第80頁。1、直接控制編碼〔不譯碼法〕不譯碼：每一位代表一個(gè)微命令，1有效優(yōu)缺點(diǎn)：控制—簡單、速度—快、并行—好；長度—長二、微指令的編碼方式計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第81頁。把相斥性微命令組合在同一字段中，采用編碼方式存取。把相容性微命令組合在不同字段中，各段單獨(dú)譯碼。2、分段直接編譯法微命令的相容與相斥：

ADD與SUB—相斥

RDGR、W/B、GRIB—相容譯碼譯碼譯碼微命令字段順序控制字段微指令………計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第82頁。3、分段間接編譯法A順序控制字段微指令譯碼100123a1a2a8a1a2a8微指令字段………計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第83頁。入口地址形成：〔1〕當(dāng)機(jī)器指令的操作碼位數(shù)與位置固定時(shí)操作碼P入口地址，如P000P〔2〕分級轉(zhuǎn)移：對操作碼位數(shù)與位置固定的同類指令，采用相同方法形成入口地址。不同類采用不同轉(zhuǎn)移方式。〔3〕PLA電路：用PLA電路對每個(gè)機(jī)器指令直接形成入口地址三、微程序的順序控制1、微程序入口地址的形成公用微程序：μPC=0或1計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第84頁。000000000111100000JMP100000JMP101000?！?

JMP111000入口地址機(jī)器指令計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第85頁。2、后繼微地址的形成（1）增量方式：μPC順序執(zhí)行：μ

PC+1μPC控制字段轉(zhuǎn)移地址轉(zhuǎn)移方式無條件轉(zhuǎn)移：轉(zhuǎn)移方式=N1，由轉(zhuǎn)移地址字段給出轉(zhuǎn)移的微地址條件轉(zhuǎn)移：轉(zhuǎn)移方式=N2，由轉(zhuǎn)移地址字段給出轉(zhuǎn)移的微地址〔成功后〕計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第86頁。轉(zhuǎn)微子程序：轉(zhuǎn)移方式=N3，由轉(zhuǎn)移地址給出微子程序入口地址〔存原μPC到返回R〕微子程序返回：轉(zhuǎn)移方式=N4，把返回RμPC優(yōu)缺點(diǎn)：簡單、速度不高（2）斷定方式后繼微地址由程序設(shè)計(jì)者指定控制字段非測試段測試段微地址高位根據(jù)測試結(jié)果產(chǎn)生低位〔3〕混合方式：將〔1〕、〔2〕結(jié)合計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第87頁。四、微指令格式1、水平型微指令一般采用直接控制編碼和分段直接編碼并行性高，長度長2、垂直型微指令類似機(jī)器指令，對微操作碼字段進(jìn)行編碼

計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第88頁。第四節(jié)微程序設(shè)計(jì)一、時(shí)序系統(tǒng)微周期：不同組合邏輯設(shè)計(jì)，工作周期用統(tǒng)一的微周期代替。微周期長度：取微指令時(shí)間+執(zhí)行微指令時(shí)間。CPμIRP執(zhí)行微指微周期計(jì)算機(jī)原理及CPU的工作原理及微程序設(shè)計(jì)全文共97頁，當(dāng)前為第89頁。二、微指令格式通過模型機(jī)的微指令設(shè)計(jì)來理解上面的概念1、微指令格式JCFDBFW／BFMFABFPCFALUFCPFGRAFEFGRFIB323235212135

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