模型機(jī)的基本組成和數(shù)據(jù)通路

第四講模型機(jī)的根本組成和數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)傳送時(shí)序控制方式模型機(jī)的指令系統(tǒng)模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)指令流程圖微程序控制概念比較組合邏輯控制方式和微程序控制方式一、CPU模型的組成及其數(shù)據(jù)通路根本組成控制器運(yùn)算部件各種存放器用于存放指令、指令地址、操作數(shù)及其運(yùn)算結(jié)果。CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路用以連接各部件，為信息傳送提供通路1.存放器2.運(yùn)算部件3.總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)4.控制器及微命令的根本形式1.存放器CPU中的存放器有：存放控制信息的存放器，如指令存放器、程序計(jì)數(shù)器和程序狀態(tài)字存放器存放所處理的存放器，如通用存放器和暫存器為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，所有存放器都是16位，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是16個(gè)D觸發(fā)器，數(shù)據(jù)代碼輸入至D端，由CP端脈沖同步打入，其輸出由輸出門(mén)控制。PSW的特征位那么由R、S端置入，系統(tǒng)總線對(duì)MDR的輸入也由R，S端置入。1.存放器〔1〕通用存放器〔R0，R1，R2，R3〕〔2〕暫存器〔C、D、Z〕〔3〕指令存放器IR〔4〕程序計(jì)數(shù)器PC〔5〕程序狀態(tài)字存放器PSW〔5〕堆棧指針SP〔6〕與主存接口的存放器MAR、MDR〔1〕通用存放器通用存放器4個(gè)：R0，R1，R2，R3。這是一組可編程訪問(wèn)，具有多種功能的存放器。在指令系統(tǒng)中為這些存放器分配了編號(hào)即存放器地址，因此可編程指定使用某個(gè)存放器。通用存放器本身在邏輯上只具有接受信息、存儲(chǔ)信息和發(fā)送信息的功能。但通過(guò)編程與運(yùn)算部件的配合就可以實(shí)現(xiàn)多種功能，如它們可為ALU提供操作數(shù)并存放運(yùn)算結(jié)果，也可以用作變址存放器、地址指針和計(jì)數(shù)器等?！?〕暫存器暫存器有3個(gè)：C，D，Z。暫存器C可用來(lái)暫存從主存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)是不能存放在通用存放器中，否那么會(huì)破壞其原有的內(nèi)容。由于CPU是單總線結(jié)構(gòu)，因此ALU的輸入端必須設(shè)置一個(gè)暫存器D，用來(lái)存放一個(gè)操作數(shù)，在ALU輸出端設(shè)暫存器Z存放運(yùn)算結(jié)果。暫存器D還可暫存從主存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù)，并設(shè)有左移和右移的功能。指令系統(tǒng)中沒(méi)有為暫存器分配編號(hào)，因此程序員不能編程訪問(wèn)它們，因而是透明的?！?〕指令存放器IR指令存放器IR用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，應(yīng)先將指令從主存中讀出到IR中。IR的輸出是控制器產(chǎn)生控制信號(hào)的主要邏輯依據(jù)。不可編程訪問(wèn)?！?〕程序計(jì)數(shù)器PC程序計(jì)數(shù)器又稱(chēng)為指令計(jì)數(shù)器或指令指針I(yè)P，它的作用是提供指令的地址。因此PC用來(lái)指示程序的進(jìn)程。當(dāng)現(xiàn)行指令執(zhí)行完畢時(shí)，由PC提供后繼指令的地址，并送往主存的地址存放器MAR。當(dāng)程序按順序執(zhí)行時(shí)，每讀取一條指令后，PC要加上一個(gè)增量〔通常為剛讀取指令所占的存儲(chǔ)單元數(shù)〕，以指向下條指令地址。當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移指令時(shí)，需改變程序的執(zhí)行順序，那么由轉(zhuǎn)移指令形成轉(zhuǎn)移地址送往PC作為后繼指令地址。PC具有加1計(jì)數(shù)功能，并可以編程訪問(wèn)?！?〕程序狀態(tài)字存放器PS程序狀態(tài)字存放器又稱(chēng)為標(biāo)志存放器，用來(lái)存放現(xiàn)行程序的運(yùn)行狀態(tài)和工作方式，其內(nèi)容稱(chēng)為程序狀態(tài)字PSW。PSW是參與控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)。PSW中的一局部?jī)?nèi)容是記錄上條指令執(zhí)行后的結(jié)果標(biāo)志：進(jìn)位標(biāo)志C，溢出標(biāo)志V，結(jié)果為零標(biāo)志Z，結(jié)果為負(fù)標(biāo)志S，奇偶標(biāo)志P。每當(dāng)一條指令執(zhí)行完，CPU將根據(jù)運(yùn)算結(jié)果自動(dòng)修改這些標(biāo)志。PSW中另一局部?jī)?nèi)容由編程設(shè)定：跟蹤標(biāo)志T，用以變成設(shè)定斷點(diǎn)；中斷允許標(biāo)志I，指示CPU是否允許響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求?！?〕堆棧指針SPSP用來(lái)指示堆棧棧頂?shù)奈恢?，其?nèi)容是棧頂單元的地址。SP也是可以編程訪問(wèn)的存放器?！?〕與主存接口的存放器MAR，MDR地址存放器MAR用于存放CPU訪問(wèn)主存或I/O接口的地址。MAR連接地址總線的輸出門(mén)是三態(tài)門(mén)，當(dāng)微命令EMAR為高電平時(shí)，MAR輸出送往地址總線；當(dāng)EMAR為低電平時(shí)，MAR輸出呈高阻態(tài)，與地址總線斷開(kāi)。數(shù)據(jù)存放器MDR用于存放CPU與主存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)。CPU的輸出數(shù)據(jù)必須先打入MDR，再?gòu)腗DR輸出到數(shù)據(jù)總線上。對(duì)于輸入CPU的數(shù)據(jù)，那么從數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)到MDR然后由MDR送往CPU中的其他部件。MDR與數(shù)據(jù)總線間為雙向連接，其輸出級(jí)也采用三態(tài)門(mén)，可與數(shù)據(jù)總線斷開(kāi)。CPU對(duì)主存的控制信號(hào)有兩個(gè)：讀信號(hào)RD控制對(duì)主存的讀操作；寫(xiě)信號(hào)WR控制對(duì)主存的寫(xiě)操作。2.運(yùn)算部件ALU及配合完成的一些存放器模型機(jī)的ALU輸入A來(lái)自暫存器D,輸入B來(lái)自ALU總線,運(yùn)算結(jié)果輸出到Z?？梢酝瓿杉?、減、與、或、異或、求負(fù)、求反等運(yùn)算。3.總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)〔1〕ALU總線〔2〕系統(tǒng)總線〔1〕ALU總線CPU內(nèi)部采用單總線結(jié)構(gòu)，即設(shè)置一組由16根雙向數(shù)據(jù)傳送線組成的ALU總線〔也稱(chēng)為CPU內(nèi)總線〕，ALU和所有存放器通過(guò)這組公共總線連接起來(lái)。在單總線結(jié)構(gòu)中，CPU的任何兩個(gè)部件間的數(shù)據(jù)傳送都必須通過(guò)這組總線，因此，控制比較簡(jiǎn)單，但傳送速度受到限制。只能分時(shí)共享。掛接在ALU總線上的存放器幾乎都設(shè)有三態(tài)輸出門(mén)和打入脈沖。輸出門(mén)翻開(kāi)，便將存放器中的信息代碼送到ALU總線上去，但每次只允許一個(gè)部件向ALU總線發(fā)送信息代碼；接收信息的存放器可以有多個(gè)，由打入脈沖將ALU總線上的信息代碼打入其中?！?〕系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線包括：16根地址總線，16根數(shù)據(jù)總線，以及控制總線。模型機(jī)采用同步控制方式。CPU通過(guò)MAR向地址總線提供訪問(wèn)主存單元或I/O接口的地址，由控制信號(hào)EMAR決定是否發(fā)送地址。I/O接口〔如DMA控制器〕也可以向地址總線發(fā)送訪存地址。CPU通過(guò)MDR向數(shù)據(jù)總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，以完成與主存單元或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送，由控制信號(hào)RD、WR決定傳送方向。主存M和I/O設(shè)備之間也可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)。CPU通過(guò)控制總線向主存或I/O設(shè)備發(fā)出有關(guān)控制信號(hào)。有時(shí)，I/O設(shè)備也可以向控制總線發(fā)出控制信號(hào)。4.控制器及微命令的根本形式(1)微命令的根本形式微操作命令是最根本的控制信號(hào),通常是指直接作用于部件或控制門(mén)電路的控制信號(hào),簡(jiǎn)稱(chēng)微命令。實(shí)際中，往往利用脈沖邊緣來(lái)表示某一時(shí)刻,起定時(shí)作用或識(shí)別脈沖的有無(wú)。與脈沖信號(hào)相比，電平信號(hào)維持的時(shí)間一般要長(zhǎng)一些。4.控制器及微命令的根本形式模型機(jī)中的微命令：電位型微命令各存放器輸出到ALU總線上的控制信號(hào)ALU運(yùn)算控制信號(hào)暫存器D的左移/右移控制信號(hào)程序計(jì)數(shù)器PC的計(jì)數(shù)信號(hào)MAR和MDR輸出到系統(tǒng)總線的控制信號(hào)存放器置入控制信號(hào)主存的讀/寫(xiě)信號(hào)脈沖型微命令模型機(jī)中，各存放器均采用同步打入脈沖將ALU總線上的數(shù)據(jù)打入其中?！?〕控制器控制器是全機(jī)的指揮中心，其根本功能就是執(zhí)行指令，即根據(jù)指令產(chǎn)生控制信號(hào)序列以命令相應(yīng)部件分步完成指定的操作。控制器向CPU內(nèi)部發(fā)送控制信號(hào)，控制存放器之間的數(shù)據(jù)傳送，使ALU完成指定的功能以及其他的內(nèi)部操作；向CPU外部發(fā)出控制信號(hào)，以控制CPU與存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。主要部件包括：指令存放器IR，指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、狀態(tài)字存放器PSW、時(shí)序系統(tǒng)和微操作信號(hào)發(fā)生器。微操作信號(hào)發(fā)生器的輸入由IR中的指令經(jīng)譯碼后的輸出、PSW的狀態(tài)、時(shí)序信號(hào)及外部的控制信號(hào)組成。產(chǎn)生指令執(zhí)行時(shí)所需要的微操作信號(hào)。二、數(shù)據(jù)傳送1.存放器之間的數(shù)據(jù)傳送存放器之間可直接通過(guò)ALU總線傳送數(shù)據(jù),具體傳送由輸出門(mén)和打入脈沖控制。例如：R1R22.主存數(shù)據(jù)傳送到CPU主存與CPU之間通過(guò)系統(tǒng)總線傳送數(shù)據(jù)。CPU首先要把所取數(shù)據(jù)的地址送到MAR，然后將MAR中的地址輸出到地址總線上，同時(shí)發(fā)讀命令到主存；主存完成讀操作后將讀出的16位數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，再將數(shù)據(jù)線上的信息置入MDR。PC－>MARM－>MDR－>IR3.CPU數(shù)據(jù)傳送到主存首先要將存放器中的數(shù)據(jù)裝入MDR，要寫(xiě)入主存單元的地址送MAR，然后發(fā)寫(xiě)命令；主存將按MAR中的地址把MDR的內(nèi)容寫(xiě)入對(duì)應(yīng)單元中。R1－>MARR2－>MDRMDR－>M先將一個(gè)操作數(shù)經(jīng)ALU總線送入暫存器D保存起來(lái),D的內(nèi)容在ALU的輸入端A始終有效,再將另一個(gè)操作數(shù)經(jīng)總線直接送到ALU的輸入端B.運(yùn)算結(jié)果暫存在暫存器Z中.例如:R1－>DD+R2－>ZZ－>R3三、時(shí)序控制方式1.指令的執(zhí)行過(guò)程：任何一條指令都要經(jīng)過(guò)讀取指令、分析指令和執(zhí)行指令3個(gè)階段。1.指令的執(zhí)行過(guò)程：〔1〕.指令執(zhí)行過(guò)程一般可分為：取指令根據(jù)指令存放器的PC提供的地址從主存儲(chǔ)器中讀取現(xiàn)行指令，送到主存數(shù)據(jù)緩沖器MDR中，然后再送往CPU內(nèi)的指令器IR中。同時(shí)改變指令計(jì)數(shù)器的內(nèi)容，使之指向下一條指令地址或緊跟現(xiàn)行指令的立即數(shù)或地址碼。分析指令執(zhí)行指令取操作數(shù)執(zhí)行操作形成下條指令地址〔2〕．指令之間的銜接方式：串行的順序安排方式并行的重疊處理方式三、時(shí)序控制方式2.時(shí)序控制方式就是指微操作與時(shí)序信號(hào)之間采取何種關(guān)系?！?〕．同步控制方式同步控制方式是指各項(xiàng)操作由統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)進(jìn)行同步控制，這就意味著各個(gè)微操作必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，到達(dá)規(guī)定時(shí)間就自動(dòng)執(zhí)行后繼的微操作。特征：將操作時(shí)間分為假設(shè)干長(zhǎng)度相同的時(shí)鐘周期〔也稱(chēng)節(jié)拍〕，要求在一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成各個(gè)微操作。機(jī)器的時(shí)鐘頻率的選擇主要取決于CPU內(nèi)部的操作。通常時(shí)鐘周期應(yīng)能完成CPU內(nèi)部花費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的微操作。〔2〕.同步控制方式的多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)1)多級(jí)時(shí)序的概念在同步控制方式中，通常將時(shí)序信號(hào)劃分為幾級(jí)〔其中包括指令周期〕，稱(chēng)為多級(jí)時(shí)序。指令周期是從取指令、分析指令到執(zhí)行完該指令所需的時(shí)間。在組合邏輯控制器中，其時(shí)序信號(hào)常劃分為3級(jí)，機(jī)器周期、節(jié)拍和時(shí)鐘脈沖在微程序控制器中，起時(shí)序信號(hào)劃分為2級(jí)，節(jié)拍和時(shí)鐘脈沖。①多級(jí)時(shí)序的概念1〕機(jī)器周期：通常將指令周期劃分為幾個(gè)不同的階段，每個(gè)階段所需的時(shí)間，成為機(jī)器周期，又稱(chēng)為CPU工作周期或根本周期。2〕節(jié)拍：〔時(shí)鐘周期〕將一個(gè)機(jī)器周期劃分為假設(shè)干相等的時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成一步根本操作。這個(gè)時(shí)間段用一個(gè)電平信號(hào)寬度對(duì)應(yīng)，成為節(jié)拍或時(shí)鐘周期。顯然，一個(gè)機(jī)器周期由假設(shè)干個(gè)節(jié)拍組成。3〕時(shí)鐘脈沖信號(hào)②多級(jí)時(shí)序信號(hào)之間的關(guān)系多級(jí)時(shí)序信號(hào)之間的關(guān)系如：一個(gè)指令周期含3個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期劃分為4個(gè)節(jié)拍，那么關(guān)系見(jiàn)圖3-14③時(shí)序系統(tǒng)的組成四、模型機(jī)的指令系統(tǒng)1.指令格式〔見(jiàn)圖示〕2.尋址方式〔見(jiàn)表格〕3.操作類(lèi)型1.指令格式2.尋址方式四、模型機(jī)的指令系統(tǒng)3.操作類(lèi)型〔1〕傳送類(lèi)指令〔2〕雙操作數(shù)算邏指令〔3〕單操作數(shù)算邏指令〔4〕程序控制類(lèi)指令轉(zhuǎn)移指令JMP返回指令RST轉(zhuǎn)子程序指令JSR3.程序控制類(lèi)寄存器編號(hào)尋址方式操作類(lèi)型R0000寄存器尋址000MOV0000R1001寄存器間接尋址001ADD0001R2010自減型寄存器間接尋址010SUB0010R3011自增型寄存器間接尋址011AND0011SP100直接尋址100OR0100PSW101變址尋址101EOR0101PC111………………例：指令A(yù)NDR1,X〔R2〕0011001000010101指令OR-〔R3〕,〔R0〕0100011010000001五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)三級(jí)時(shí)序:工作流程節(jié)拍(時(shí)鐘周期),工作脈沖1.工作周期

取指周期FT源周期ST用于控制指令的正常執(zhí)行目的周期DT執(zhí)行周期ET中斷周期IT用于控制I/O傳送

DMA周期DMAT五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)模型機(jī)設(shè)置6個(gè)觸發(fā)器分別作為6個(gè)周期狀態(tài)標(biāo)志=1表示相應(yīng)工作周期開(kāi)始=0表示相應(yīng)工作周期結(jié)束在指令的執(zhí)行過(guò)程中,任何時(shí)候只能有一個(gè)觸發(fā)器為1.訪存、取指令,修改PC內(nèi)容_公操作按源尋址方式形成源地址，取出源操作數(shù)，存放于暫存器C中按目的尋址方式形成目的地址，或取目的操作數(shù)，存放于暫存器D中按操作碼完成相應(yīng)的操作〔傳送、運(yùn)算、轉(zhuǎn)移地址送入PC返回地址壓棧保存?！矲TSTDTETDMA?DMAT中斷?ITNNY單操作數(shù)指令轉(zhuǎn)移指令Y五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng) 2.節(jié)拍T節(jié)拍時(shí)間:訪問(wèn)一次主存的時(shí)間。一般是：一條傳送指令的時(shí)間。較短。模型機(jī)：用計(jì)算器T同級(jí)周期內(nèi)的節(jié)拍數(shù)。約定：每個(gè)工作周期第一拍，T＝0每開(kāi)始一個(gè)新的節(jié)拍，T計(jì)數(shù)工作周期結(jié)束時(shí)T清0五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)3.工作脈沖每個(gè)節(jié)拍結(jié)束時(shí)設(shè)置一個(gè)脈沖

時(shí)鐘周期與工作脈沖的關(guān)系:脈沖前沿打入存放器脈沖后沿進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換(工作周期,節(jié)拍)五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)以指令執(zhí)行為線索，確定個(gè)周期每個(gè)節(jié)拍完成的具體操作〔存放器之間的傳送操作〕用存放器傳送語(yǔ)言描述如R0->MAR二、取指周期流程CPU內(nèi)部傳送PC->MAR訪存M->MDR->IRFT0FT1PC－>MARM－>MDR－>IRPC

＋1－>PC三、傳送類(lèi)指令流程圖三、傳送類(lèi)指令流程圖例1：擬出指令MOVR0R1；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將R1的內(nèi)容送入R0。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R1－>CET0：C－>R0源目的均為存放器尋址………….MOVROR1.下條指令……..PC三、傳送類(lèi)指令流程圖例2：擬出指令MOVR2(R1)；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將R1的地址處的內(nèi)容送入R2。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R1－>MARST1:M－>MDR－>CET0：C－>R2源：存放器間址目的：存放器尋址時(shí)，沒(méi)有目的周期………….MOVR2,(R1)下條指令……..PCs……..R1例3：擬出指令MOVX〔R1〕，R0；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將R0的內(nèi)容送入主存某單元，該單元的地址通過(guò)變址計(jì)算獲得。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R0－>CDT0:PC－>MARDT1：M－>MDR－>DPC＋1－>PCDT2：R1＋D－>ZDT3：Z－>MARET0：C－>MDRET1：MDR－>M源：存放器尋址目的：變址尋址………….MOVX〔R1〕,R0形式地址D下條指令PCs……..R1＋D例4：擬出指令MOV〔R3〕，X〔R2〕；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將主存某單元〔該單元的地址通過(guò)變址尋址找到〕的內(nèi)容送入由R3所指示的主存單元中。源：變址尋址目的：存放器間址………….MOV（R3）,X（R2）形式地質(zhì)D下條指令PCs……..R2＋DFT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：PC－>MARST1：M－>MDR－>DPC＋1－>PCST2:R2＋D－>ZST3：Z－>MARST4：M－>MDR－>CDT0：R3－>MARET0：C－>MDRET1：MDR－>M………….MOV（R3）,X（R2）形式地質(zhì)D下條指令PCs……..R2＋D例5：擬出指令MOV-〔R1〕，〔PC〕＋；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將立即數(shù)存入主存由R1的內(nèi)容減1所指示的單元。源：直接尋址目的：自減型存放器間址………….MOV-（R1）,R0立即數(shù)下條指令PC……..FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：PC－>MARST1:M－>MDR－>CPC＋1－>PCDT0：R1-1－>ZDT1：Z－>MAR，R1ET0：C－>MDRET1：MDR－>M………….MOV-（R1）,R0立即數(shù)下條指令PC……..例6：擬出指令MOV〔R2〕＋，R0；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將R0的內(nèi)容送入R2所指示的單元中，然后R2的內(nèi)容加1。源：存放器尋址目的：自增型存放器間址………….MOV（R2）＋,R0下條指令PC……..FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R0－>CDT0:R2－>MARDT1：R2＋1－>ZDT2：Z－>R2ET0：C－>MDRET1：MDR－>M………….MOV（R2）＋,R0下條指令PC……..四、運(yùn)算類(lèi)指令流程四、運(yùn)算類(lèi)指令流程例1：擬出指令A(yù)DDR0，R1；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：R1和R2的內(nèi)容相加，結(jié)果送入R01。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R1－>CDT0:R0－>DET0：C＋D－>ZET1：Z－>R0源：存放器尋址目的：存放器尋址………….ADDR0，R1下條指令PC……..例2：擬出指令SUB〔R0〕，D1；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將由直接尋址獲得的源操作數(shù)與存放器間址獲得的目的操作數(shù)相減，結(jié)果存入目的地址中。源：直接尋址目的：存放器間址………….SUB（R0）,D1有效地址A下條指令PCs……..R1＋D…………..S0AFT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：PC－>MARST1:M－>MDR－>MARPC＋1－>PCST2：M－>MDR－>CDT0：R1－>MARDT1：M－>MDR－>DET0：C－D－>ZET1：Z－>

MDRET2:MDR－>M………….SUB（R0）,D1有效地址A下條指令PCs……..R1＋D…………..S0A例3：擬出指令NEG〔R0〕＋；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將目的操作數(shù)變反，末位加1。目的：自增型存放器間址………….NEG（R0）＋下條指令PC……..……..SR0FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCDT0：R0－>MARDT1：M－>MDR－>DDT2：R0＋1－>ZDT3：Z－>R0ET0：D＋1－>ZET1：Z－>

MDRET2:MDR－>M………….NEG（R0）＋下條指令PC……..……..SR0五、堆棧操作流程主存中劃分出一段作為堆棧區(qū)?！?SP……..……..棧底（大）棧頂（小）堆棧區(qū)….例1：擬出指令MOV-(SP〕,(R2)；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將R2指示的單元的內(nèi)容壓入堆棧。目的：自減型存放器間址源：存放器間址….SP……..……..棧底（大）棧頂（?。┒褩^(qū)….FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R2－>MARST1：M－>MDR－>CDT0：SP-1－>ZDT1：Z－>MAR,SPET0：C－>

MDRET1:MDR－>M例2：擬出指令MOV-(R0〕,(SP)＋；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將堆頂單元的內(nèi)容送入由R0－1所指示的單元。目的：自減型存放器間址源：自增型存放器間址….SP……..……..棧底（大）棧頂（小）堆棧區(qū)….FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：SP－>MARST1：M－>MDR－>CST2：SP+1－>ZST3:Z－>SPDT0：R0-1－>ZDT1：Z－>MAR,R0ET0：C－>

MDRET1:MDR－>M….SP……..……..棧底（大）棧頂（?。┒褩^(qū)….六、轉(zhuǎn)移類(lèi)指令流程………….JMP（R0）；下條指令PC轉(zhuǎn)移地址……..R0…………..目標(biāo)指令例1：擬出指令JMP〔R0〕；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：從R0所指示的主存單元取出轉(zhuǎn)移地址，送入PC。存放器間址對(duì)于轉(zhuǎn)移類(lèi)指令，取指周期直接進(jìn)入執(zhí)行周期。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCET0：R0－>MARET1：M－>MDR－>PC………….JMP（R0）；下條指令PC轉(zhuǎn)移地址……..R0…………..目標(biāo)指令例2：擬出指令JMPX(PC〕；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將PC為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCET0：PC－>MARET1:M－>MDR－>DPC＋1－>PCET2：PC＋D－>ZET3:Z－>PC相對(duì)尋址………….JMPX〔PC〕；位移量DPC目標(biāo)地址下條指令+D………..例3：擬出指令RST(SP)＋；的讀取與執(zhí)行的流程。指令功能：將返回地址從堆棧中取出送入PC。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCET0：SP－>MARET1：M－>MAR－>PCET2：SP+1－>ZET3:Z－>SP自增型存放器間址返回地址SP…..……..……..棧底（大）棧頂（小）堆棧區(qū)….例4：擬出指令JSRR1；的讀取與執(zhí)行的流程。存放器尋址指令功能：將返回地址壓棧保存，并將R1所存放的子程序入口送入PC。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R1－>CET0:SP-1－>ZET1：Z－>MAR,SPET2:PC－>MDRET3:MDR－>MET4:C－>PC將轉(zhuǎn)子指令形成子程序入口的操作用源周期來(lái)做的?！?JSRR1；下條指令PC….……SP堆棧例5：擬出指令JSR〔R2〕＋；的讀取與執(zhí)行的流程。自增型存放器間址指令功能：將返回地址壓棧保存，并從主存取得子程序入口，送入PC。FT0：PC－>MARFT1：M－>MDR－>IRPC＋1－>PCST0：R2－>MARST1:M－>MDR－>CST2：R2＋1－>ZST3:Z－>R2ET0:SP－1－>ZET1:Z－>MAR，SPET2：PC－>MDRET3:MDR－>MET4:C－>PC………….JSR〔R2〕+；下條指令PC….……SP堆棧七、微程序控制概念1.微程序控制方式的根本思想將機(jī)器指令分解為根本的微命令序列,用二進(jìn)制代碼表示這些微命令,并編成微指令,多條微指令在形成微程序.每種機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一段微程序,在制造CPU時(shí)固化在CPU中的一個(gè)控制存儲(chǔ)器CM中.一條微指令包含的微命令,控制實(shí)現(xiàn)一步(一個(gè)節(jié)拍)操作;假設(shè)干條微指令組成的一小段微程序解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令.CM中的微程序能解釋執(zhí)行整個(gè)指令系統(tǒng)的所有機(jī)器指令.2.微程序執(zhí)行過(guò)程的描述根據(jù)微地址存放器的內(nèi)容,從CM的0號(hào)或1號(hào)單元中讀出一條〞取機(jī)器指令〞用的微指令,送到微指令存放器.這是一條公用微指令.IR中的機(jī)器指令的操作碼通過(guò)微地址形成電路形成這條指令對(duì)應(yīng)的微程序入口地址，送入微地址存放器中.2.微程序執(zhí)行過(guò)程的描述根據(jù)微地址存放器中的微地址從CM中取出對(duì)應(yīng)微程序的一條微指令,其微命令字段產(chǎn)生一組微命令控制有關(guān)操作;由順序控制字段形成下一條微指令地址，送入微地址存放器.執(zhí)行完一條機(jī)器指令的微程序后,返回到CM的0號(hào)或1號(hào)微地址單元,重復(fù)步驟1),讀取〞取機(jī)器指令〞微指令,以便取下一條機(jī)器指令。微命令與微操作微命令:構(gòu)成控制信號(hào)序列的最小單位。微命令由控制器通過(guò)控制線向有關(guān)的部件發(fā)出。微操作：由微命令控制實(shí)現(xiàn)的最根本操作。微命令是微操作的控制信號(hào)，微操作是微命令控制的操作過(guò)程。微指令與微周期微指令：假設(shè)干個(gè)微命令的組合，以編碼形式存放在控制存儲(chǔ)器的一個(gè)單元中，控制實(shí)現(xiàn)一步操作。它通常包括兩大局部信息：微命令字段〔操作控制字段〕，用以產(chǎn)生某一步操作所需的各微操作控制信號(hào)；順序控制字段〔微地址字段〕，用于控制產(chǎn)生下一條要執(zhí)行的微指令地址。微周期：通常指從控制存儲(chǔ)器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。微程序與微程序設(shè)計(jì)微程序：一系列微指令的有序集合。微程序設(shè)計(jì)是將傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到控制邏輯的設(shè)計(jì)中工作程序與微程序,主存儲(chǔ)器與控制存儲(chǔ)器程序員所編制的工作程序以機(jī)器指令為單位存放在主存儲(chǔ)器中，主存儲(chǔ)器是可讀可寫(xiě)的隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器。而而由機(jī)器設(shè)計(jì)者編制的微程序是以微指令為根本單位，在制作機(jī)器時(shí)用特殊方式將其寫(xiě)入控制存儲(chǔ)器中，只能被讀出，不能寫(xiě)入，控制存儲(chǔ)器用只讀存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。八、組合邏輯控制器

與

微程序控制器〔一〕、組合邏輯控制方式的根本概念與組合邏輯控制器〔二〕、微程序控制方式的根本概念與微程序控制器1、微命令例：模型機(jī)中如何取指令。取指周期：FT0：PCMARFT1:MMDRIRPC+1PC1.微命令是計(jì)算機(jī)中根本的控制命令.2.電位型微命令與脈沖型微命令.在模型機(jī)中電位型微命令維持一個(gè)節(jié)拍的時(shí)間,用于控制邏輯門(mén)電路的開(kāi)門(mén)/關(guān)門(mén).如:PCOUT脈沖型微命令用作定時(shí)控制(如存放器的定時(shí)打入)如:CPMAR前沿打入(二)、組合邏輯控制方式及控制器原理1.如何產(chǎn)生微命令？PCOUT=FT0+MOV*ST0〔變址+直接尋址+立即尋址〕+MOV*DT0〔變址+直接尋址〕+……意義：在取指周期的第一拍FT0發(fā)微命令PCOUT；或者傳送命令的源采用變址或直接尋址或立即尋址，那么在源周期的第一拍ST0發(fā)微命令PCOUT；或者傳送指令的目的采用變址或直接尋址，那么在目的周期的第一拍DT0發(fā)微命令PCOUT。CPMAR=FT0*P+MOV*ST0〔變址+直接尋址+立即尋址+…〕*P+MOV*DT0〔變址+直接尋址+…〕*P+……意義：在取指周期的第一拍FT0，當(dāng)工作脈沖P到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令CPMAR；或者傳送命令的源采用變址或直接尋址或立即尋址等等，那么在源周期的第一拍ST0，當(dāng)工作脈沖P到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令CPMAR；或者傳送指令的目的采用變址或直接尋址，那么在目的周期的第一拍DT0，當(dāng)工作脈沖P到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令CPMAR。組合邏輯控制方式：用組合邏輯電路產(chǎn)生命令的方式。2.組合邏輯控制器的組成采用組合邏輯控制方式產(chǎn)生微命令的控制器稱(chēng)為組合邏輯控制器。微命令發(fā)生器譯碼PSW時(shí)序IR地址形成PCI/O狀態(tài)控制信息運(yùn)行狀態(tài)…OP尋D+1送M或R來(lái)自M微命令序列………送M功能介紹：微命令發(fā)生器：產(chǎn)生機(jī)器所需的各種微命令電位型脈沖型構(gòu)成微命令發(fā)生器：將產(chǎn)生微命令的條件綜合化簡(jiǎn)，形成邏輯式，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)。PC:指示指令在M中的容量。順序執(zhí)行PC本身加1PC通過(guò)ALU加1轉(zhuǎn)移執(zhí)行：PC先加1，再由轉(zhuǎn)移地址修改PC。IR:存放現(xiàn)行