計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn) 29 硬布線控制器

1、QQ: 68046508掌握硬布線控制器的組成原理及設(shè)計(jì)方法。掌握硬布線控制器的組成原理及設(shè)計(jì)方法。理解單周期和多周期硬布線控制器的理解單周期和多周期硬布線控制器的“狀態(tài)機(jī)狀態(tài)機(jī)”模型，了模型，了解兩者間的差異。解兩者間的差異。NOP0000XXXX空指令：不執(zhí)行任何操作空指令：不執(zhí)行任何操作HLT1110XXXX“斷點(diǎn)斷點(diǎn)”：硬件停機(jī)：硬件停機(jī)JMP10010XXXX間接尋址：間接尋址： addr1 =addr2，addr2 PCJMP2addr1直接尋址：直接尋址： addr1 PC0100XXXXaddr1二次間二次間址：址：addr1=addr2, addr2=addr3, addr3

2、PCJMP30110XXXXaddr1【T1】源部件】源部件總線總線BUS【T2】總線】總線BUS目標(biāo)部件目標(biāo)部件【M1】【M2】單周期單周期硬布線控制器硬布線控制器狀態(tài)機(jī)狀態(tài)機(jī)【M3】【M4】【T1】源部件】源部件總線總線BUS【T2】總線】總線BUS目標(biāo)部件目標(biāo)部件【M1】【M2】多周期多周期硬布線控制器硬布線控制器狀態(tài)機(jī)狀態(tài)機(jī)【M3】【M4】HLTHLT指令指令P1( 0 0 I7 I6 I5 )【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1硬件停機(jī)硬件停機(jī)【M1】【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【M2】【M3】【M4】【T1】PCAR,ROMB

3、US【T2】BUSIR, PC+1【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【M2】【M3】【M4】【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【T1】【T2】【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【M2】【M3】【M4】【T1】【T2】【T1】【T2】【T1】【T2】【M2】【M3】【M4】【T1】【T2】【T1】【T2】JMP3JMP3指令指令JMP2JMP2指令指令JMP1JMP1指令指令NOPNOP指令指令單周期單周期硬布線控制器硬布線控制器狀態(tài)機(jī)流程圖狀態(tài)機(jī)流程圖微操作

4、信號(hào)M1M2M3M4LDIRNOP/HLT/JMP1/JMP2/JMP3LDARNOP/HLT/JMP1/JMP2/JMP3JMP1/JMP2/JMP3JMP2/JMP3JMP3NOP/HLT/JMP1/JMP2/JMP3JMP1/JMP2/JMP3JMP2/JMP3JMP3JMP1/JMP2/JMP3JMP2/JMP3JMP3PC_INCNOP/HLT/JMP1/JMP2/JMP3JMP1/JMP2/JMP3JMP2/JMP3JMP3多周期多周期硬布線控制器硬布線控制器狀態(tài)機(jī)流程圖狀態(tài)機(jī)流程圖HLTHLT指令指令P1( 0 0 I7 I6 I5 )【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUS

5、IR, PC+1硬件停機(jī)硬件停機(jī)【M1】【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【M2】【M3】【M4】【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【M2】【M3】【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【T1】PCAR,ROMBUS【T2】BUSIR, PC+1【M2】JMP3JMP3指令指令JMP2JMP2指令指令JMP1JMP1指令指令NOPNOP指令指令M1M時(shí)序：時(shí)序：M=NOPM1+JMP1M2+JMP2M3

6、+JMP3M4LDIR = #LDPC = M1LDAR = PC_INC = 1#OE = 0時(shí)鐘時(shí)鐘CLKCLK接在接在MANUAL_CLKMANUAL_CLK端，令端，令RESET=1RESET=1，則，則#CLR=0#CLR=0，清零，清零微地址寄存器微地址寄存器MA4MA0MA4MA0和指令寄存器和指令寄存器IRIR。此時(shí)，。此時(shí)，#HLT=1#HLT=1，且，且74LS19474LS194狀態(tài)狀態(tài)S0,S1=1,1S0,S1=1,1，工作模式是送數(shù)。，工作模式是送數(shù)。令令RESET=0RESET=0，74LS19474LS194恢復(fù)循環(huán)右移模式，進(jìn)入第一條指令恢復(fù)循環(huán)右移模式，進(jìn)入

7、第一條指令的取指周期節(jié)拍時(shí)序。的取指周期節(jié)拍時(shí)序。注：跳出注：跳出“斷點(diǎn)斷點(diǎn)”后后，CPUCPU進(jìn)入進(jìn)入HLTHLT指令指令的的后續(xù)下一條指令的取指周期后續(xù)下一條指令的取指周期。匯編助記符匯編助記符注釋注釋(M地址：機(jī)器指令地址：機(jī)器指令)JMP1, 06H程序跳轉(zhuǎn)到地址程序跳轉(zhuǎn)到地址06H執(zhí)行執(zhí)行06HPC00H:0010000001H:00000110HLT停機(jī)停機(jī)02H:11101010NOP/Addr空空/【地址地址】03H:00001010JMP3, 0BH程序跳轉(zhuǎn)到地址程序跳轉(zhuǎn)到地址 0BH 執(zhí)行執(zhí)行0BH=03H, 0BH=03H=0AH 0AHPC04H:0110000005H

8、:00001011NOP/Addr空空/【地址地址】06H:00000010HLT停機(jī)停機(jī)07H:11100001JMP2, 06H程序跳轉(zhuǎn)到地址程序跳轉(zhuǎn)到地址06H執(zhí)行執(zhí)行06H=02H, 02HPC08H:0100000009H:00000110HLT停機(jī)停機(jī)0AH:11100000NOP/Addr空空/【地址地址】0BH:00000011請(qǐng)問多周期硬布線控制器可否取消請(qǐng)問多周期硬布線控制器可否取消TCLOCKTCLOCK，簡化為只有一，簡化為只有一級(jí)狀態(tài)機(jī)級(jí)狀態(tài)機(jī)MCLOCKMCLOCK？如果可以，硬布線控制器電路怎么修改？如果可以，硬布線控制器電路怎么修改？在本實(shí)驗(yàn)的在本實(shí)驗(yàn)的 CPU

9、 CPU模型機(jī)上增加兩個(gè)模型機(jī)上增加兩個(gè)74LS17374LS173寄存器寄存器R1R1和和R2R2，以及一個(gè)連接總線以及一個(gè)連接總線BUSBUS的的8 8位撥碼開關(guān)，擴(kuò)展位撥碼開關(guān)，擴(kuò)展CPUCPU指令集，增指令集，增加下述加下述MOV/SETMOV/SET指令及相應(yīng)的微指令指令及相應(yīng)的微指令：注：注：IMMIMM是由撥碼開關(guān)輸入的是由撥碼開關(guān)輸入的8 8位立即數(shù)；位立即數(shù)；RARA和和RBRB是是在指令在指令“功能功能” ” 描述中的描述中的邏輯寄存器，可以邏輯寄存器，可以對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)R0R0或或R1R1寄存器。寄存器。I7 I6 I5 I4I3 I2 I1 I0在在上述上述思考題的電路基礎(chǔ)上，參考上述思考題的電路基礎(chǔ)上，參考上述“2.5“2.5運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)