模型機(jī)的基本組成和數(shù)據(jù)通路

1、第四講第四講 模型機(jī)的基本組成和數(shù)據(jù)通路模型機(jī)的基本組成和數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送時(shí)序控制方式時(shí)序控制方式模型機(jī)的指令系統(tǒng)模型機(jī)的指令系統(tǒng)模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)指令流程圖指令流程圖微程序控制概念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比較組合邏輯控制方式和微程序控制方式一、一、CPU模型的組成及其數(shù)據(jù)通路模型的組成及其數(shù)據(jù)通路基本組成基本組成控制器運(yùn)算部件各種寄存器 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.寄存器寄存器2.運(yùn)算部件運(yùn)算部件3.總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)4.控制器及微命令的基本形式控制器及

2、微命令的基本形式1.寄存器 CPU中的寄存器有：中的寄存器有： 存放控制信息的寄存器，如指令寄存器、程序計(jì)數(shù)器和程序狀態(tài)字寄存器 存放所處理的寄存器，如通用寄存器和暫存器 為簡(jiǎn)單起見，所有寄存器都是為簡(jiǎn)單起見，所有寄存器都是16位，位，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)是16個(gè)個(gè)D觸發(fā)器，數(shù)據(jù)代碼觸發(fā)器，數(shù)據(jù)代碼輸入至輸入至D端，由端，由CP端脈沖同步打入，端脈沖同步打入，其輸出由輸出門控制。其輸出由輸出門控制。PSW的特征位的特征位則由則由R、S端置入，系統(tǒng)總線對(duì)端置入，系統(tǒng)總線對(duì)MDR的的輸入也由輸入也由R，S端置入。端置入。1.寄存器（1）通用寄存器 （R0，R1，R2，R3）（2）暫存器（C、D、Z）

3、（3）指令寄存器IR（4）程序計(jì)數(shù)器PC（5）程序狀態(tài)字寄存器PSW（5）堆棧指針SP（6）與主存接口的寄存器MAR、MDR（1）通用寄存器 通用寄存器通用寄存器4個(gè)：個(gè)：R0，R1，R2，R3。 這是一組這是一組可編程訪問(wèn)，具有多種功能的寄可編程訪問(wèn)，具有多種功能的寄存器存器。在指令系統(tǒng)中為這些寄存器分配了。在指令系統(tǒng)中為這些寄存器分配了編號(hào)即寄存器地址，因此可編程指定使用編號(hào)即寄存器地址，因此可編程指定使用某個(gè)寄存器。通用寄存器本身在邏輯上只某個(gè)寄存器。通用寄存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能。但

4、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，如它們可為實(shí)現(xiàn)多種功能，如它們可為ALU提供操作提供操作數(shù)并存放運(yùn)算結(jié)果，也可以用作變址寄存數(shù)并存放運(yùn)算結(jié)果，也可以用作變址寄存器、地址指針和計(jì)數(shù)器等器、地址指針和計(jì)數(shù)器等。（2）暫存器 暫存器有暫存器有3個(gè)：個(gè)：C，D，Z。 暫存器暫存器C可用來(lái)暫存從主存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù)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)是不能存放在通用寄存器中，否則會(huì)這個(gè)數(shù)據(jù)是不能存放在通用寄存器中，否則會(huì)破壞其原有的內(nèi)容。破壞其原有的內(nèi)容。 由于由于CPU是單總線結(jié)構(gòu)，因此是單總線結(jié)構(gòu)，因此ALU的輸入端必的輸入端必須設(shè)置一個(gè)暫存器須設(shè)置一個(gè)暫存器D，用來(lái)存放一個(gè)操作數(shù)，用

5、來(lái)存放一個(gè)操作數(shù)，在在ALU輸出端設(shè)暫存器輸出端設(shè)暫存器Z存放運(yùn)算結(jié)果存放運(yùn)算結(jié)果。暫存。暫存器器D還可暫存從主存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù)，并設(shè)有還可暫存從主存儲(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)，因此程序指令系統(tǒng)中沒(méi)有為暫存器分配編號(hào)，因此程序員員不能編程訪問(wèn)它們不能編程訪問(wèn)它們，因而是透明的。，因而是透明的。（3）指令寄存器IR 指令寄存器指令寄存器IR用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的一用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，應(yīng)先將指。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，應(yīng)先將指令從主存中讀出到令從主存中讀出到IR中。中。IR的輸出是的輸出是控制器產(chǎn)生控制信號(hào)

6、的主要邏輯依據(jù)?？刂破鳟a(chǎn)生控制信號(hào)的主要邏輯依據(jù)。不可編程訪問(wèn)不可編程訪問(wèn)。（4）程序計(jì)數(shù)器PC 程序計(jì)數(shù)器又稱為指令計(jì)數(shù)器或指令指針程序計(jì)數(shù)器又稱為指令計(jì)數(shù)器或指令指針I(yè)P，它，它的作用是的作用是提供指令的地址提供指令的地址。因此。因此PC用來(lái)指示程用來(lái)指示程序的進(jìn)程。當(dāng)現(xiàn)行指令執(zhí)行完畢時(shí)，由序的進(jìn)程。當(dāng)現(xiàn)行指令執(zhí)行完畢時(shí)，由PC提供提供后繼指令的地址，并送往主存的地址寄存器后繼指令的地址，并送往主存的地址寄存器MAR 。 當(dāng)程序按順序執(zhí)行時(shí)，每讀取一條指令后，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)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)

7、），以指向下條指令地址。當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移指單元數(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，則由轉(zhuǎn)移指令形令時(shí)，需改變程序的執(zhí)行順序，則由轉(zhuǎn)移指令形成轉(zhuǎn)移地址送往成轉(zhuǎn)移地址送往PC作為后繼指令地址。作為后繼指令地址。 PC具有具有加加1計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)功能，并可以功能，并可以編程訪問(wèn)編程訪問(wèn)。（5）程序狀態(tài)字寄存器PS 程序狀態(tài)字寄存器又稱為標(biāo)志寄存器，用程序狀態(tài)字寄存器又稱為標(biāo)志寄存器，用來(lái)存放現(xiàn)行程序的來(lái)存放現(xiàn)行程序的運(yùn)行狀態(tài)和工作方式，運(yùn)行狀態(tài)和工作方式，其內(nèi)容稱為程序狀態(tài)字其內(nèi)容稱為程序狀態(tài)字PSW。PSW是參與是參與控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)。控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)。 PSW中的一

8、部分內(nèi)容是記錄上條指令執(zhí)行中的一部分內(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)志后的結(jié)果標(biāo)志：進(jìn)位標(biāo)志C，溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志V，結(jié)果為零標(biāo)結(jié)果為零標(biāo)志志Z，結(jié)果為負(fù)標(biāo)志結(jié)果為負(fù)標(biāo)志S，奇偶標(biāo)奇偶標(biāo)志志P。每當(dāng)一條指令執(zhí)行完，每當(dāng)一條指令執(zhí)行完，CPU將根據(jù)運(yùn)將根據(jù)運(yùn)算結(jié)果自動(dòng)修改這些標(biāo)志。算結(jié)果自動(dòng)修改這些標(biāo)志。 PSW中另一部分內(nèi)容中另一部分內(nèi)容由編程設(shè)定由編程設(shè)定：跟蹤標(biāo)：跟蹤標(biāo)志志T，用以變成設(shè)定斷點(diǎn)；中斷允許標(biāo)志，用以變成設(shè)定斷點(diǎn)；中斷允許標(biāo)志I，指示指示CPU是否允許響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求。是否允許響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求。（6）堆棧指針SP SP用來(lái)指示堆棧棧頂?shù)奈恢?，其用?lái)指示堆棧棧頂?shù)奈恢?，?/p>

9、內(nèi)容內(nèi)容是棧頂單元的地址是棧頂單元的地址。SP也是也是可以編程訪問(wèn)可以編程訪問(wèn)的寄存器。的寄存器。（7）與主存接口的寄存器MAR，MDR 地址寄存器地址寄存器MAR用于存放用于存放CPU訪問(wèn)主存或訪問(wèn)主存或I/O接口的地址。接口的地址。MAR連接地址總線的輸出門是連接地址總線的輸出門是三態(tài)門，當(dāng)微命令三態(tài)門，當(dāng)微命令EMAR為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，MAR輸出輸出送往地址總線；當(dāng)送往地址總線；當(dāng)EMAR為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，MAR輸出輸出呈高阻態(tài)，與地址總線斷開。呈高阻態(tài)，與地址總線斷開。 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器MDR用于存放用于存放CPU與主存或與主存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)。接口之間的數(shù)據(jù)。C

10、PU的輸出數(shù)據(jù)必須先打入的輸出數(shù)據(jù)必須先打入MDR，再?gòu)?，再?gòu)腗DR輸出到數(shù)據(jù)總線上。對(duì)于輸入輸出到數(shù)據(jù)總線上。對(duì)于輸入CPU的數(shù)據(jù)，則從數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)到的數(shù)據(jù)，則從數(shù)據(jù)總線輸入數(shù)據(jù)到MDR然后然后由由MDR送往送往CPU 中的其他部件。中的其他部件。MDR與數(shù)據(jù)總線與數(shù)據(jù)總線間為雙向連接，其輸出級(jí)也采用三態(tài)門，可與數(shù)據(jù)間為雙向連接，其輸出級(jí)也采用三態(tài)門，可與數(shù)據(jù)總線斷開。總線斷開。 CPU對(duì)主存的控制信號(hào)有兩個(gè)：讀信號(hào)對(duì)主存的控制信號(hào)有兩個(gè)：讀信號(hào)RD控制對(duì)控制對(duì)主存的讀操作；寫信號(hào)主存的讀操作；寫信號(hào)WR控制對(duì)主存的寫操作?？刂茖?duì)主存的寫操作。2.運(yùn)算部件運(yùn)算部件ALU及配合完成的一些寄

11、存器及配合完成的一些寄存器 模型機(jī)的模型機(jī)的ALU輸入輸入A來(lái)自暫存器來(lái)自暫存器D,輸輸入入B來(lái)自來(lái)自ALU總線總線,運(yùn)算結(jié)果輸出到運(yùn)算結(jié)果輸出到Z。 可以完成加、減、與、或、異或、求可以完成加、減、與、或、異或、求負(fù)、求反等運(yùn)算。負(fù)、求反等運(yùn)算。3.總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)（1）ALU總線總線（2）系統(tǒng)總線）系統(tǒng)總線（1）ALU總線總線 CPU內(nèi)部采用單總線結(jié)構(gòu)，即設(shè)置一組由內(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)傳送線組成的根雙向數(shù)據(jù)傳送線組成的ALU總線（也稱為總線（也稱為CPU內(nèi)總線）內(nèi)總線），ALU和所有寄存器通過(guò)這組公共和所有寄存器通過(guò)這組公共總線連接起來(lái)。在單總

12、線結(jié)構(gòu)中，總線連接起來(lái)。在單總線結(jié)構(gòu)中，CPU的任何兩的任何兩個(gè)部件間的數(shù)據(jù)傳送都必須通過(guò)這組總線，因此，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。控制比較簡(jiǎn)單，但傳送速度受到限制。只能分時(shí)只能分時(shí)共享。共享。 掛接在掛接在ALU總線上的寄存器幾乎都設(shè)有三態(tài)輸出門總線上的寄存器幾乎都設(shè)有三態(tài)輸出門和打入脈沖。輸出門打開，便將寄存器中的信息代和打入脈沖。輸出門打開，便將寄存器中的信息代碼送到碼送到ALU總線上去，但每次只允許一個(gè)部件向總線上去，但每次只允許一個(gè)部件向ALU總線發(fā)送信息代碼；接收信息的寄存器可以有總線發(fā)送信息代碼；接收信息的寄存器可以有多個(gè)，由打

13、入脈沖將多個(gè)，由打入脈沖將ALU總線上的信息代碼打入其總線上的信息代碼打入其中。中。（2）系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線包括：系統(tǒng)總線包括：16根地址總線，根地址總線，16根數(shù)據(jù)總線，根數(shù)據(jù)總線，以及控制總線。以及控制總線。模型機(jī)采用同步控制方式。模型機(jī)采用同步控制方式。 CPU通過(guò)通過(guò)MAR向地址總線提供訪問(wèn)主存單元或向地址總線提供訪問(wèn)主存單元或I/O接口接口的地址，由控制信號(hào)的地址，由控制信號(hào)EMAR決定是否發(fā)送地址。決定是否發(fā)送地址。I/O接接口（如口（如DMA控制器）也可以向地址總線發(fā)送訪存地址?？刂破鳎┮部梢韵虻刂房偩€發(fā)送訪存地址。 CPU通過(guò)通過(guò)MDR向數(shù)據(jù)總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，以完成與向數(shù)據(jù)總

14、線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，以完成與主存單元或主存單元或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送，由控制信號(hào)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。主存決定傳送方向。主存M和和I/O設(shè)備之間也可以通過(guò)數(shù)設(shè)備之間也可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)。據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)。 CPU通過(guò)控制總線向主存或通過(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)。設(shè)備發(fā)出有關(guān)控制信號(hào)。有時(shí)，有時(shí)，I/O設(shè)備也可以向控制總線發(fā)出控制信號(hào)。設(shè)備也可以向控制總線發(fā)出控制信號(hào)。4.控制器及微命令的基本形式 (1)微命令的基本形式微命令的基本形式 微操作命令是最基本的控制信號(hào)微操作命令是最基本的控制信號(hào),通常是指通常是指直接作用于部件或控制門電路的控

15、制信號(hào)直接作用于部件或控制門電路的控制信號(hào),簡(jiǎn)稱微命令。簡(jiǎn)稱微命令。 實(shí)際中，往往利用脈沖邊緣來(lái)表示某實(shí)際中，往往利用脈沖邊緣來(lái)表示某一時(shí)刻一時(shí)刻,起定時(shí)作用或識(shí)別脈沖的有無(wú)。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)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。間一般要長(zhǎng)一些。4.控制器及微命令的基本形式模型機(jī)中的微命令：模型機(jī)中的微命令： 電位型微命令電位型微命令各寄存器輸出到各寄存器輸出到ALU總線上的控制信號(hào)總線上的控制信號(hào)ALU運(yùn)算控制信號(hào)運(yùn)算控制信號(hào)暫存器暫存器D的左移的左移/右移控制信號(hào)右移控制信號(hào)程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC的計(jì)數(shù)信號(hào)的計(jì)數(shù)信號(hào)MAR和和MDR

16、輸出到系統(tǒng)總線的控制信號(hào)輸出到系統(tǒng)總線的控制信號(hào)寄存器置入控制信號(hào)寄存器置入控制信號(hào)主存的讀主存的讀/寫信號(hào)寫信號(hào) 脈沖型微命令脈沖型微命令 模型機(jī)中，各寄存器均采用同模型機(jī)中，各寄存器均采用同步打入脈沖將步打入脈沖將ALU總線上的數(shù)據(jù)打入其中?？偩€上的數(shù)據(jù)打入其中。（2）控制器 控制器是全機(jī)的指揮中心，其基本功能就是執(zhí)行指控制器是全機(jī)的指揮中心，其基本功能就是執(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。分步完成指定的操作。 控制器控制器向向CPU內(nèi)部發(fā)送控制信號(hào)，控制寄存器之間內(nèi)部發(fā)送控制信號(hào)，控制寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送的數(shù)

17、據(jù)傳送，使，使ALU完成指定的功能以及其他的內(nèi)完成指定的功能以及其他的內(nèi)部操作；部操作；向向CPU外部發(fā)出控制信號(hào)，以控制外部發(fā)出控制信號(hào)，以控制CPU與與存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。 主要部件包括：指令寄存器主要部件包括：指令寄存器IR，指令譯碼器、程序，指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、狀態(tài)字寄存器計(jì)數(shù)器、狀態(tài)字寄存器PSW、時(shí)序系統(tǒng)和微操作信、時(shí)序系統(tǒng)和微操作信號(hào)發(fā)生器。號(hào)發(fā)生器。 微操作信號(hào)發(fā)生器的輸入由微操作信號(hào)發(fā)生器的輸入由IR中的指令經(jīng)譯碼后的中的指令經(jīng)譯碼后的輸出、輸出、PSW的狀態(tài)、時(shí)序信號(hào)及外部的控制信號(hào)組的狀態(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)

18、行時(shí)所需要的微操作信號(hào)。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)傳送二、數(shù)據(jù)傳送1.寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送2.主存數(shù)據(jù)傳送到主存數(shù)據(jù)傳送到CPU3.CPU數(shù)據(jù)傳送到主存數(shù)據(jù)傳送到主存4.執(zhí)行算術(shù)或邏輯操作執(zhí)行算術(shù)或邏輯操作1.寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送 寄存器之間可直接通過(guò)寄存器之間可直接通過(guò)ALU總線傳送總線傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù),具體傳送由輸出門和打入脈沖控具體傳送由輸出門和打入脈沖控制。制。 例如：例如：R1R22.主存數(shù)據(jù)傳送到主存數(shù)據(jù)傳送到CPU 主存與主存與CPU之間通過(guò)之間通過(guò)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線傳送數(shù)據(jù)。傳送數(shù)據(jù)。 CPU首先首先要把所取數(shù)據(jù)的地址送到要

19、把所取數(shù)據(jù)的地址送到MAR，然后將然后將MAR中的地址輸出到地址總線上，中的地址輸出到地址總線上，同時(shí)發(fā)讀命令到主存；主存完成讀操作后同時(shí)發(fā)讀命令到主存；主存完成讀操作后將讀出的將讀出的16位數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，位數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，再再將將數(shù)據(jù)線上的信息置入數(shù)據(jù)線上的信息置入MDR。 PC MAR M MDR IR3.CPU數(shù)據(jù)傳送到主存數(shù)據(jù)傳送到主存 首先首先要將寄存器中的數(shù)據(jù)裝入要將寄存器中的數(shù)據(jù)裝入MDR，要寫入主存單元的地址送要寫入主存單元的地址送MAR，然后然后發(fā)寫命令發(fā)寫命令；主存將按主存將按MAR中的地址把中的地址把MDR的內(nèi)容寫入對(duì)應(yīng)單元中。的內(nèi)容寫入對(duì)應(yīng)單元中。 R1 MA

20、R R2 MDR MDR M4.執(zhí)行算術(shù)或邏輯操作執(zhí)行算術(shù)或邏輯操作 先將一個(gè)操作數(shù)經(jīng)先將一個(gè)操作數(shù)經(jīng)ALU總線送入暫存總線送入暫存器器D保存起來(lái)保存起來(lái),D的內(nèi)容在的內(nèi)容在ALU的輸入端的輸入端A始終有效始終有效,再將另一個(gè)操作數(shù)經(jīng)總線再將另一個(gè)操作數(shù)經(jīng)總線直接送到直接送到ALU的輸入端的輸入端B. 運(yùn)算結(jié)果暫存在暫存器運(yùn)算結(jié)果暫存在暫存器Z中中. 例如例如: R1 D D+R2 Z Z R3三、時(shí)序控制方式三、時(shí)序控制方式 1. 指令的執(zhí)行過(guò)程：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)行指令析指令和執(zhí)行指令3個(gè)階段。個(gè)階段。1. 指令的執(zhí)

21、行過(guò)程：指令的執(zhí)行過(guò)程： （1）.指令執(zhí)行過(guò)程一般可分為：指令執(zhí)行過(guò)程一般可分為： 取指令取指令 根據(jù)指令寄存器的根據(jù)指令寄存器的PC提供的地址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)從主存儲(chǔ)器中讀取現(xiàn)行指令，送到主存數(shù)據(jù)緩沖器據(jù)緩沖器MDR中，然后再送往中，然后再送往CPU內(nèi)的指內(nèi)的指令器令器IR中。同時(shí)改變指令計(jì)數(shù)器的內(nèi)容，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。的立即數(shù)或地址碼。 分析指令分析指令 執(zhí)行指令執(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：）指令之間的銜接方式：

22、串行的順序安排方式 并行的重疊處理方式三、時(shí)序控制方式三、時(shí)序控制方式 2. 時(shí)序控制方式時(shí)序控制方式 就是指微操作與時(shí)就是指微操作與時(shí)序信號(hào)之間采取何種關(guān)系。序信號(hào)之間采取何種關(guān)系。 （1）同步控制方式）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。就自動(dòng)執(zhí)行后繼的微操作。 特征：將操作時(shí)間分為若干長(zhǎng)度相同的特征：將操作時(shí)間分為若干長(zhǎng)度相同的時(shí)鐘周期（也稱節(jié)拍），要求在一個(gè)或幾時(shí)鐘周期（

23、也稱節(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)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鐘頻率的選擇主要取決于CPU內(nèi)部的操作。內(nèi)部的操作。通常時(shí)鐘周期應(yīng)能完成通常時(shí)鐘周期應(yīng)能完成CPU內(nèi)部花費(fèi)時(shí)間內(nèi)部花費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的微操作。最長(zhǎng)的微操作。 （2）.同步控制方式的多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)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），稱為多級(jí)時(shí)序。幾級(jí)（其中包括指令周期），稱為多級(jí)時(shí)序。指令周期是從取指令、分析指令到執(zhí)行完該指令周期是從取指令、分析指令到執(zhí)行完該指

24、令所需的時(shí)間。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)劃分為在微程序控制器中，起時(shí)序信號(hào)劃分為2級(jí)，級(jí)，節(jié)拍和時(shí)鐘脈沖。節(jié)拍和時(shí)鐘脈沖。多級(jí)時(shí)序的概念多級(jí)時(shí)序的概念 1）機(jī)器周期：）機(jī)器周期： 通常將指令周期劃分為幾個(gè)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，又稱為機(jī)器周期，又稱為CPU工作周期或基本周工作周期或基本周期。期。 2）節(jié)拍：（時(shí)鐘周期）將一個(gè)機(jī)器周期劃）節(jié)拍：（時(shí)鐘周期）將一個(gè)機(jī)器

25、周期劃分為若干相等的時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)完分為若干相等的時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成一步基本操作。這個(gè)時(shí)間段用一個(gè)電平成一步基本操作。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。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)器周期由若干個(gè)節(jié)拍組成。顯然，一個(gè)機(jī)器周期由若干個(gè)節(jié)拍組成。 3）時(shí)鐘脈沖信號(hào)）時(shí)鐘脈沖信號(hào)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)如：一個(gè)指令周期含指令周期含3個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期劃分為周期劃分為4個(gè)節(jié)拍，則關(guān)系見圖個(gè)節(jié)拍，則關(guān)系見圖3-14時(shí)序系統(tǒng)的組成時(shí)序系統(tǒng)的組成 四、模型機(jī)的

26、指令系統(tǒng)四、模型機(jī)的指令系統(tǒng)1.指令格式（見圖示）2.尋址方式（見表格）3.操作類型1.指令格式指令格式2.尋址方式尋址方式四、模型機(jī)的指令系統(tǒng)四、模型機(jī)的指令系統(tǒng)3.操作類型（1）傳送類指令（2）雙操作數(shù)算邏指令（3）單操作數(shù)算邏指令（4）程序控制類指令l轉(zhuǎn)移指令JMPl返回指令RSTl轉(zhuǎn)子程序指令JSR3.程序控制類程序控制類寄存器編號(hào)尋址方式操作類型R0000寄存器尋址000MOV 0000R1001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

27、址101EOR0101PC111 例：例： 指令指令 AND R1, X（R2） 0011 0010 0001 0101 指令指令 OR -（R3）,（R0） 0100 0110 1000 0001五、五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)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、五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)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

28、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。）FTSTDTETDMA?DMAT中斷?ITNNY單操作數(shù)指令轉(zhuǎn)移指令Y五、五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)2.節(jié)拍節(jié)拍T節(jié)拍時(shí)間節(jié)拍時(shí)間: 訪問(wèn)一次主存的時(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。一般是：一條傳送指令的時(shí)間。較短。模型機(jī)：用計(jì)算器模型機(jī)：用計(jì)算器T同級(jí)周期內(nèi)的節(jié)拍數(shù)。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，約定：每個(gè)工

29、作周期第一拍，T0 每開始一個(gè)新的節(jié)拍，每開始一個(gè)新的節(jié)拍，T計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 工作周期結(jié)束時(shí)工作周期結(jié)束時(shí)T清清0五、五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)3.工作脈沖工作脈沖每個(gè)節(jié)拍結(jié)束時(shí)設(shè)置一個(gè)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)系時(shí)鐘周期與工作脈沖的關(guān)系:脈沖前沿脈沖前沿 打入寄存器打入寄存器 脈沖后沿脈沖后沿 進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換(工作周期工作周期,節(jié)拍節(jié)拍)五、五、模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)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（寄存器之個(gè)節(jié)拍完成的具體操作（寄存器之間的傳送操作）間的傳送操作）用寄存器傳送語(yǔ)言描述用寄存器

30、傳送語(yǔ)言描述 如如R0- -MAR二、取指周期流程二、取指周期流程 CPU內(nèi)部傳送內(nèi)部傳送 PC- -MAR 訪存訪存 M M- -MDR- -IR FT0 FT1PCM 三、傳送類指令流程圖三、傳送類指令流程圖三、傳送類指令流程圖三、傳送類指令流程圖例例1：擬出指令：擬出指令MOV R0 R1；的讀取與執(zhí)；的讀取與執(zhí)行的流程。行的流程。指令功能：將指令功能：將R1的內(nèi)容送入的內(nèi)容送入R0。FT0：PC MARFT1： MMDR IR PC1 PCST0： R1 CET0：C R0源目的均為寄存器尋址源目的均為寄存器尋址.MOV RO R1.下條指令.PC三、傳送類指令流程圖三、傳送類指令流程

31、圖 例例2：擬出指令：擬出指令MOV R2 (R1)；的讀取與執(zhí)；的讀取與執(zhí)行的流程。行的流程。 指令功能：將指令功能：將R1的地址處的內(nèi)容送入的地址處的內(nèi)容送入R2。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： R1 MAR ST1: M MDR C ET0：C R2 源：寄存器間址源：寄存器間址 目的：寄存器尋址時(shí)，沒(méi)有目的周期目的：寄存器尋址時(shí)，沒(méi)有目的周期.MOV R2,(R1)下條指令.PCs.R1 例例3：擬出指令：擬出指令MOV X（R1），），R0；的讀取與執(zhí)行的流程。；的讀取與執(zhí)行的流程。 指令功能：將指令功能：將R0的內(nèi)容送入主存某單元，該單元的

32、地址通過(guò)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。變址計(jì)算獲得。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： R0 C DT0: PC MAR DT1：M MDR D PC1 PC DT2：R1D Z DT3：Z MAR ET0：C MDR ET1：MDR M 源：寄存器尋址源：寄存器尋址 目的：變址尋址目的：變址尋址.MOV X（R1）,R0形式地址D下條指令PCs.R1D 例例4：擬出指令：擬出指令MOV （R3），），X（R2）；）；的讀取與執(zhí)行的流程。的讀取與執(zhí)行的流程。 指令功能：將主存某單元（該單元的地址指令功能：將主存某單元（該單元的地址通過(guò)

33、變址尋址找到）的內(nèi)容送入由通過(guò)變址尋址找到）的內(nèi)容送入由R3所指所指示的主存單元中。示的主存單元中。 源：變址尋址源：變址尋址 目的：寄存器間址目的：寄存器間址 .MOV（R3）, X（R2）形式地質(zhì)D下條指令PCs.R2D FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： PC MAR ST1： M MDR D PC1 PC ST2: R2DZ ST3 ：Z MAR ST4：M MDR C DT0：R3 MAR ET0：C MDR ET1：MDR M.MOV（R3）, X（R2）形式地質(zhì)D下條指令PCs.R2D 例例5：擬出指令：擬出指令MOV -（R1），（），（PC

34、）；）；的讀取與執(zhí)行的流程。的讀取與執(zhí)行的流程。 指令功能：將立即數(shù)存入主存由指令功能：將立即數(shù)存入主存由R1的內(nèi)容減的內(nèi)容減1所指示的單元。所指示的單元。 源：直接尋址源：直接尋址 目的：自減型寄存器間址目的：自減型寄存器間址.MOV -（R1）,R0立即數(shù)下條指令PC. FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： PC MAR ST1: M MDR C PC1 PC DT0： R1-1 Z DT1： Z MAR，R1 ET0：C MDR ET1：MDR M.MOV -（R1）,R0立即數(shù)下條指令PC. 例例6：擬出指令：擬出指令MOV （R2），），R0；的讀；

35、的讀取與執(zhí)行的流程。取與執(zhí)行的流程。 指令功能：將指令功能：將R0的內(nèi)容送入的內(nèi)容送入R2所指示的單元所指示的單元中，然后中，然后R2的內(nèi)容加的內(nèi)容加1。 源：寄存器尋址源：寄存器尋址 目的：自增型寄存器間址目的：自增型寄存器間址.MOV （R2）,R0下條指令PC. FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： R0 C DT0: R2 MAR DT1： R21 Z DT2： Z R2 ET0：C MDR ET1：MDR M.MOV （R2）,R0下條指令PC.四、運(yùn)算類指令流程四、運(yùn)算類指令流程四、運(yùn)算類指令流程四、運(yùn)算類指令流程 例例1：擬出指令：擬出指令A(yù)DD

36、 R0，R1；的讀取與執(zhí)；的讀取與執(zhí)行的流程。行的流程。 指令功能：指令功能：R1和和R2的內(nèi)容相加，結(jié)果送入的內(nèi)容相加，結(jié)果送入R01。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： R1 C DT0: R0 D ET0：C DZ ET1：Z R0 源：寄存器尋址源：寄存器尋址 目的：寄存器尋址目的：寄存器尋址.下條指令PC. 例例2：擬出指令：擬出指令SUB （R0），），D1；的讀?。坏淖x取與執(zhí)行的流程。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)與指令功能：將由直接尋址獲得的源操作數(shù)與寄存器間址獲得的目的操作數(shù)相減，結(jié)果存寄存器間址獲得的目的操作數(shù)相減

37、，結(jié)果存入目的地址中。入目的地址中。 源：直接尋址源：直接尋址 目的：寄存器間址目的：寄存器間址.SUB（R0）,D1有效地址A下條指令PCs.R1D.S0A FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0： PC MAR ST1: M MDR MAR PC 1PC ST2： M MDRC DT0： R1 MAR DT1：M MDR D ET0：CD Z ET1：Z MDR ET2: MDR M.SUB（R0）,D1有效地址A下條指令PCs.R1D.S0A 例例3：擬出指令：擬出指令NEG （R0）；的讀）；的讀取與執(zhí)行的流程。取與執(zhí)行的流程。 指令功能：指令功能： 將目

38、的操作數(shù)變反，末位加將目的操作數(shù)變反，末位加1。 目的：自增型寄存器間址目的：自增型寄存器間址.NEG（R0）下條指令PC.SR0 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC DT0： R0 MAR DT1：M MDR D DT2：R01 Z DT3：Z R0 ET0：D 1Z ET1：Z MDR ET2: MDR M.NEG（R0）下條指令PC.SR0五、堆棧操作流程五、堆棧操作流程主存中劃分出一段作為堆棧區(qū)。主存中劃分出一段作為堆棧區(qū)。.SP.棧底（大）棧頂（?。┒褩^(qū). 例例1：擬出指令：擬出指令MOV -(SP）,(R2)；的；的讀取與執(zhí)行的流程。讀取與執(zhí)行的流程。

39、指令功能：指令功能： 將將R2指示的單元的內(nèi)容壓入堆棧。指示的單元的內(nèi)容壓入堆棧。 目的：自減型寄存器間址目的：自減型寄存器間址 源：寄存器間址源：寄存器間址.SP.棧底（大）棧頂（?。┒褩^(qū). FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0：R2 MAR ST1：M MDR C DT0： SP-1 Z DT1：Z MAR,SP ET0：C MDR ET1: MDR M 例例2：擬出指令：擬出指令MOV -(R0）,(SP)；的讀取；的讀取與執(zhí)行的流程。與執(zhí)行的流程。 指令功能：指令功能： 將堆頂單元的內(nèi)容送入由將堆頂單元的內(nèi)容送入由R01所指示的單所指示的單元。元。 目

40、的：自減型寄存器間址目的：自減型寄存器間址 源：自增型寄存器間址源：自增型寄存器間址.SP.棧底（大）棧頂（?。┒褩^(qū). FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0：SP MAR ST1：M MDR C ST2：SP+1 Z ST3: Z SP DT0： R0-1 Z DT1：Z MAR,R0 ET0：C MDR ET1: MDR M.SP.棧底（大）棧頂（小）堆棧區(qū).六、轉(zhuǎn)移類指令流程六、轉(zhuǎn)移類指令流程.JMP（R0）；下條指令PC轉(zhuǎn)移地址.R0.目標(biāo)指令例例1：擬出指令：擬出指令JMP （R0）；的讀取與執(zhí)行）；的讀取與執(zhí)行的流程。的流程。指令功能：從指令功能：從

41、R0所指示的主存單元取出轉(zhuǎn)移所指示的主存單元取出轉(zhuǎn)移地址，送入地址，送入PC。寄存器間址寄存器間址對(duì)于轉(zhuǎn)移類指令，取指周期直接對(duì)于轉(zhuǎn)移類指令，取指周期直接進(jìn)入執(zhí)行周期。進(jìn)入執(zhí)行周期。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ET0：R0MAR ET1：M MDR PC.JMP（R0）；下條指令PC轉(zhuǎn)移地址.R0.目標(biāo)指令 例例2：擬出指令：擬出指令JMP X(PC）；的讀取與執(zhí)行的）；的讀取與執(zhí)行的流程。流程。 指令功能：將指令功能：將PC為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移。為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ET0：PC MAR ET1: M MDR D

42、 PC1 PC ET2：PCDZ ET3: Z PC 相對(duì)尋址相對(duì)尋址.JMP X（PC）；位移量DPC目標(biāo)地址下條指令+D. 例例3：擬出指令：擬出指令RST (SP)；的讀取與執(zhí)行的；的讀取與執(zhí)行的流程。流程。 指令功能：將返回地址從堆棧中取出送入指令功能：將返回地址從堆棧中取出送入PC。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ET0： SP MAR ET1：M MAR PC ET2：SP+1 Z ET3: Z SP 自增型寄存器間址自增型寄存器間址返回地址SP.棧底（大）棧頂（?。┒褩^(qū). 例例4：擬出指令：擬出指令JSR R1；的讀取與執(zhí)行的流程。；的讀取與執(zhí)行

43、的流程。寄存器尋址寄存器尋址 指令功能：將返回地址壓棧保存，并將指令功能：將返回地址壓棧保存，并將R1所存所存放的子程序入口送入放的子程序入口送入PC。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0：R1 C ET0: SP-1 Z ET1： Z MAR,SP ET2: PC MDR ET3: MDR M ET4: C PC 將轉(zhuǎn)子指令形成子程序入口的操作用源周期來(lái)做將轉(zhuǎn)子指令形成子程序入口的操作用源周期來(lái)做的。的。.JSR R1；下條指令PC.SP堆 棧 例例5：擬出指令：擬出指令JSR （R2）；的讀取與執(zhí)行的流程。）；的讀取與執(zhí)行的流程。 自增型寄存器間址自增型寄

44、存器間址 指令功能：將返回地址壓棧保存，并從主存取得子程指令功能：將返回地址壓棧保存，并從主存取得子程序入口，送入序入口，送入PC。 FT0：PC MAR FT1： MMDR IR PC1 PC ST0：R2 MAR ST1: M MDRC ST2：R21 Z ST3: ZR2 ET0: SP1 Z ET1: Z MAR，SP ET2：PCMDR ET3: MDRM ET4: CPC.JSR （R2）+；下條指令PC.SP堆 棧七、微程序控制概念七、微程序控制概念1. 微程序控制方式的基本思想微程序控制方式的基本思想將機(jī)器指令分解為基本的微命令序列,用二進(jìn)制代碼表示這些微命令,并編成微指令,多

45、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;若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)程的描述微程序執(zhí)行過(guò)程的描述根據(jù)微地址寄存器的內(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,送到微指令寄存器.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，送入微地址寄存器中.2. 微程序執(zhí)行過(guò)程的描述微程序執(zhí)行過(guò)程的描述 根據(jù)微地址寄存器中的微地址從C

46、M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，送入微地址寄存器. 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。3. 基本概念和術(shù)語(yǔ)基本概念和術(shù)語(yǔ)微命令與微操作微命令微命令: 構(gòu)成控制信號(hào)序列的最小單構(gòu)成控制信號(hào)序列的最小單位。微命令由控制器通過(guò)控制線向有位。微命令由控制器通過(guò)控制線向有關(guān)的部件發(fā)出。關(guān)的部件發(fā)出。微操作：由微命令控制實(shí)現(xiàn)的最基本微操作：由微命令控制實(shí)現(xiàn)的最基本操作。操作。微命令是微操作的控制信號(hào)，微操作微命令是微操作的控制信號(hào)，微操作是

47、微命令控制的操作過(guò)程。是微命令控制的操作過(guò)程。3. 基本概念和術(shù)語(yǔ)基本概念和術(shù)語(yǔ)微指令與微周期微指令：若干個(gè)微命令的組合，以編碼形微指令：若干個(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。它通常包括兩大部分信息：實(shí)現(xiàn)一步操作。它通常包括兩大部分信息：微命令字段（操作控制字段），用以產(chǎn)生微命令字段（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)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。生下一條要執(zhí)行的微指令地址。微周期：通常指

48、從控制存儲(chǔ)器中讀取一條微周期：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。微指令并執(zhí)行相應(yīng)的微操作所需的時(shí)間。3. 基本概念和術(shù)語(yǔ)基本概念和術(shù)語(yǔ)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：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)中運(yùn)用到控制邏輯的設(shè)計(jì)中3. 基本概念和術(shù)語(yǔ)基本概念和術(shù)語(yǔ)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)器為單位存放在主存儲(chǔ)器中，主存儲(chǔ)器是可讀可寫的隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器。而是可讀可寫的隨機(jī)

49、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而由機(jī)器設(shè)計(jì)者編制的微程序是以微指令為基本單位，在制作機(jī)器時(shí)用特指令為基本單位，在制作機(jī)器時(shí)用特殊方式將其寫入控制存儲(chǔ)器中，只能殊方式將其寫入控制存儲(chǔ)器中，只能被讀出，不能寫入，控制存儲(chǔ)器用只被讀出，不能寫入，控制存儲(chǔ)器用只讀存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。讀存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。八、組合邏輯控制器八、組合邏輯控制器與與微程序控制器微程序控制器（一）、組合邏輯控制方式的基本概念與組合（一）、組合邏輯控制方式的基本概念與組合邏輯控制器邏輯控制器（二）、微程序控制方式的基本概念與微程序（二）、微程序控制方式的基本概念與微程序控制器控制器1、微命令、微命令 例：模型機(jī)中如何取指令

50、。例：模型機(jī)中如何取指令。 取指周期：取指周期： FT0：PCMAR FT1: MMDRIR PC+1PC 1. 微命令是計(jì)算機(jī)中基本的控制命令微命令是計(jì)算機(jī)中基本的控制命令. 2. 電位型微命令與脈沖型微命令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)在模型機(jī)中電位型微命令維持一個(gè)節(jié)拍的時(shí)間節(jié)拍的時(shí)間,用于控制邏輯門電路的開用于控制邏輯門電路的開門門/關(guān)門關(guān)門. 如如:PCOUT 脈沖型微命令用作定時(shí)控制脈沖型微命令用作定時(shí)控制(如寄如寄存器的定時(shí)打入存器的定時(shí)打入) 如如:CPMAR 前前沿打入沿打入(二二)、組合邏輯控制方式及控制器原、組合邏輯控制方式及控制器原理理 1.

51、如何產(chǎn)生微命令？如何產(chǎn)生微命令？ PCOUT=FT0+MOV*ST0（變址（變址+直接尋直接尋址址+立即尋址）立即尋址）+MOV*DT0（變址（變址+直直接尋址）接尋址）+ 意義：在取指周期的第一拍意義：在取指周期的第一拍FT0發(fā)微命發(fā)微命令令PCOUT；或者傳送命令的源采用變址；或者傳送命令的源采用變址或直接尋址或立即尋址，則在源周期或直接尋址或立即尋址，則在源周期的第一拍的第一拍ST0發(fā)微命令發(fā)微命令PCOUT；或者傳；或者傳送指令的目的采用變址或直接尋址，送指令的目的采用變址或直接尋址，則在目的周期的第一拍則在目的周期的第一拍DT0發(fā)微命令發(fā)微命令PCOUT。 CPMAR=FT0*P+M

52、OV*ST0（變址（變址+直接直接尋址尋址+立即尋址立即尋址+）*P+MOV*DT0（變（變址址+直接尋址直接尋址+）*P+ 意義：在取指周期的第一拍意義：在取指周期的第一拍FT0，當(dāng)工作，當(dāng)工作脈沖脈沖P到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令CPMAR；或者傳；或者傳送命令的源采用變址或直接尋址或立即送命令的源采用變址或直接尋址或立即尋址等等，則在源周期的第一拍尋址等等，則在源周期的第一拍ST0，當(dāng)工作脈沖當(dāng)工作脈沖P到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令到來(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或者傳送指令的目的采用變址或直接尋址，則在目的周期的第一拍址，則在目的周期的第一拍DT0，當(dāng)工，當(dāng)工作

53、脈沖作脈沖P到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令到來(lái)時(shí)，發(fā)微命令CPMAR 。 組合邏輯控制方式：用組合邏輯電路組合邏輯控制方式：用組合邏輯電路產(chǎn)生命令的方式。產(chǎn)生命令的方式。2.組合邏輯控制器的組成組合邏輯控制器的組成 采用組合邏輯控制方式產(chǎn)生微命令的控制采用組合邏輯控制方式產(chǎn)生微命令的控制器稱為組合邏輯控制器。器稱為組合邏輯控制器。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：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)，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)。形成邏輯式，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)。 PC:指示指令在指示指令在M中的容量。中的容量。 順序執(zhí)行順序執(zhí)行 PC本身加本身加1 PC通過(guò)通過(guò)ALU加加1 轉(zhuǎn)移執(zhí)行：轉(zhuǎn)移執(zhí)行：PC先加先加1，再由轉(zhuǎn)移地址修改，再由轉(zhuǎn)移地址修改PC。 IR: 存放現(xiàn)行指令。存放現(xiàn)