計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器

計(jì)算機(jī)組成原理主講：顏俊華第十講：組合邏輯控制器設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)工作周期取指周期FT源周期ST目的周期DT執(zhí)行周期ET中斷周期ITDMA周期DMAT用于指令正常執(zhí)行用于I/O傳送控制設(shè)置6個(gè)觸發(fā)器分別作為各周期狀態(tài)標(biāo)志1工作周期開(kāi)始0工作周期結(jié)束計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)工作周期在整個(gè)指令周期中，任何時(shí)候必須、且只能有一個(gè)工作周期狀態(tài)標(biāo)志為“1”取指周期（FT）從M中取出指令并譯碼修改PC取指結(jié)束時(shí)，按照操作碼和尋址方式（R和非R尋址）轉(zhuǎn)相應(yīng)工作周期公操作計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)工作周期執(zhí)行周期ET后續(xù)指令地址送入MAR中斷周期ITIT指CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，到執(zhí)行中斷服務(wù)程序前關(guān)中斷保存斷點(diǎn)和PSW轉(zhuǎn)服務(wù)程序入口由軟件完成計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)時(shí)鐘周期（節(jié)拍）Ｔ時(shí)鐘周期時(shí)間：１微秒完成一步操作一次從Ｍ讀出，并經(jīng)數(shù)據(jù)通路傳送的操作一次數(shù)據(jù)通路傳送操作一次向Ｍ寫入的操作模型機(jī)以訪存時(shí)間作為一步操作時(shí)間一個(gè)總線周期等于一個(gè)時(shí)鐘周期，可根據(jù)需要擴(kuò)展計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)工作脈沖Ｐ每個(gè)時(shí)鐘結(jié)束時(shí)設(shè)置一個(gè)脈沖。1μSTP打入寄存器進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換（周期狀態(tài)設(shè)置/清除時(shí)鐘T計(jì)數(shù)/清除）計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!指令流程圖與操作時(shí)間表擬定指令流程：確定各工作周期中每拍完成的具體操作（寄存器傳送級(jí)）列操作時(shí)間表：列出每一步操作所需的微命令及產(chǎn)生條件取指周期進(jìn)入FT的方式和條件初始化時(shí)置入FT

程序運(yùn)行時(shí)同步打入FT計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!取指周期指令流程指令流程圖與操作時(shí)間表FT0：PC+1PCMIRPCMAR在ET注：計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!時(shí)序關(guān)系FT0：EMARPCAS3DMS2S1S0MC01STCPPCCPFT(P)CPST(P)CPDT(P)CPET(P)T+1FT0：1FTCPT(P)計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!MOV指令流程圖指令流程圖與操作時(shí)間表FT0：MIR，例1：MOVR1，R0；源數(shù)ET0：R0R1PCMARET1：例2：MOV(R1),(R0)；FT0：MIR，PC+1PCST0：R0MARST1：MMDRCDT0：R1MAR目的地址ET0：CMDRET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!FT0：MIR操作時(shí)間表例：MOV(R1),(SP)+；SPMARMMDRCPC+1PCCPPCST0：SP+1SPEMARRSMDRMDRB輸出BDMCPCSPAA+1DMCPSPEMARPCAA+1RSIRDM1STCPFT(P)CPET(P)CPT(P)DMCPMAR輸出ASPAT+1CPT(P)T+1CPT(P)ST1：ST2：1DTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)DT0：R1MARDMCPMAR輸出AR1ACPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!Ri=>MARM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DRi-1=>Ri,MAR取指PC+1=>PCD+Ri=>MARM=>MDR=>D雙操作數(shù)指令COPD=>MDRM=>MDR=>DI/(R)+Ri=>MARRi=>MARPC=>MARSRDRPC=>MARRi+1=>RiRi+1=>RiD=>MARMDR=>MCOPRj=>RjRiOPD=>MDRMDR=>MRiOPRj=>RjR-(R)(R)@(R)+X(R)SRDRSRDRSRDRFTSTDT0DT1DT2DT3DT4ET0ET1ET2取源操作數(shù)ADDDST,SRC；(SRC)+(DST)=>DSTSUBDST,SRC

；(SRC)-(DST)=>DSTANDDST,SRC

；(SRC)(DST)=>DSTORDST,SRC

；(SRC)(DST)=>DSTEORDST,SRC

；(SRC)(DST)=>DST與MOV指令相同計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!DT2：PC+1PCDT3：D+R1MARDT4：MMDRD目的數(shù)ET0：C+DMDRET1：MDRMET2：PCMAR指令流程圖與操作時(shí)間表計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!Ri=>MARM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DRi-1=>Ri,MAR取指PC+1=>PCD+Ri=>MARM=>MDR=>D單操作數(shù)指令OPD=>MDRM=>MDR=>DI/(R)+Ri=>MARRi=>MARPC=>MARPC=>MARRi+1=>RiRi+1=>RiD=>MARMDR=>MOPRj=>RjR-(R)(R)@(R)+X(R)DRDRFTSTDT0DT1DT2DT3DT4ET0ET1ET2COMDST；(DST)=>DSTNEGDST；(DST)+1=>DSTINCDST；(DST)+1=>DSTDECDST；(DST)-1=>DSTSLDST；(DST)2=>DSTSRDST；(DST)2=>DST與雙操作數(shù)指令相同計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!PC=>MARPC+1=>PC,MARRj=>PC,MARRj=>MARPC=>MAR取指M=>MDR=>CJMP,RSTRRi+1=>RiM=>MDR=>PC,MARPCSKPPC(R)RST(R)+X(PC)FTET0ET1ET2PC=>MARM=>MDR=>PC,MARPC+C=>PC,MARJP,RSTNJP計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!轉(zhuǎn)子指令JSR無(wú)條件轉(zhuǎn)子在ST形成子程序入口在ET保存返回地址，并轉(zhuǎn)子程序入口指令流程圖與操作時(shí)間表R（R）（R)+（PC)+（SP)+入口在R中入口在M中入口在堆棧中計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!微命令的綜合與產(chǎn)生微命令邏輯條件的綜合化簡(jiǎn)歸納微命令綜合化簡(jiǎn)條件用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)指令流程圖與操作時(shí)間表例：讀命令R=FT0+MOV(ST1+ST4+……)+……CPPC=FT0P+MOV(ST2+DT2)XP+……計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用組合邏輯控制方式綜合化簡(jiǎn)產(chǎn)生微命令的條件，形成邏輯式，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)執(zhí)行指令時(shí)，由組合邏輯電路(微命令發(fā)生器)在相應(yīng)時(shí)間發(fā)出所需微命令，控制有關(guān)操作優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)生微命令速度快計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)工作周期源周期ST按尋址方式（非R尋址）形成源地址從M取出源操作數(shù)，暫存于暫存器C目的周期DT按尋址方式（非R尋址）形成目的地址或從M取出目的操作數(shù)，暫存于暫存器D執(zhí)行周期ET按操作碼完成相應(yīng)操作(傳送、運(yùn)算、取轉(zhuǎn)移地址送入PC、返回地址壓棧保存)計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)工作周期DMA周期DMATDMAT指CPU響應(yīng)DMA請(qǐng)求后，到傳送完一次數(shù)據(jù)DMA控制器接管總線權(quán)，控制直傳由硬件完成計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!時(shí)序系統(tǒng)時(shí)鐘周期（節(jié)拍）Ｔ時(shí)鐘周期數(shù)一個(gè)工作周期中的時(shí)鐘周期數(shù)可變每個(gè)工作周期拍T=0，每開(kāi)始一個(gè)新節(jié)拍T計(jì)數(shù)，工作周期結(jié)束時(shí)T清0。用計(jì)數(shù)器T控制節(jié)拍數(shù)將計(jì)數(shù)值譯碼，可產(chǎn)生節(jié)拍電位(T0T1T2…)。計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!

FT雙單轉(zhuǎn)SRSTDR

DTET

DMATDMA請(qǐng)求？中斷請(qǐng)求？

ITSRDRYNYN控制流程（工作周期轉(zhuǎn)換）計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!取指周期指令流程圖與操作時(shí)間表FTSRDCQQ總清11FTCPFT(P)1FT=ET(1DMAT1IT)DMAT(1DMAT1IT)+IT+計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!操作時(shí)間表指令流程圖與操作時(shí)間表1STFT0：電位型微命令脈沖型微命令MIREMAR,R,SIRPC+1PCPCACPPC1DT1ET或或CPFT(P)CPST(P)CPDT(P)CPET(P)CPT(P)S3S2S1S0MC0DM轉(zhuǎn)換工作周期中，每拍結(jié)束時(shí)發(fā)CPT；工作周期結(jié)束時(shí)，5個(gè)時(shí)序打入命令都發(fā)。計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!Ri=>MARM=>MDR=>CM=>MDR=>CM=>MDR=>CM=>MDR=>CM=>MDR=>CRi-1=>Ri,MARM=>IR,PC+1=>PCPC+1=>PCM=>MDR=>DPC+1=>PCC+Ri=>MARM=>MDR=>CMOV指令C=>MDRPC=>MARM=>MDR=>CD+Rj=>MDRI/(R)+Ri=>MARRi=>MARPC=>MARSRDRPC=>MARRi+1=>RiRi+1=>RiC=>MARRj-1=>Rj,MARRj=>MARRj=>MARRj=>MARRj+1=>RjRj+1=>RjM=>MDR=>MARMDR=>MC=>RjRi=>MDRMDR=>MRi=>RjR-(R)(R)@(R)+X(R)R(R)-(R)I/(R)+@(R)+X(R)SRDRSRDRSRDRFT0ST0ST1ST2ST3ST4DT0DT1DT2DT3ET0ET1ET2MOV

DST,

SRC；(SRC)=>DST計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!形地取源操作數(shù)，暫存于C，需5步。PC+1PCST0：PCMARDT1：MMDRCDT0：CMDR源數(shù)ET0：C+R0MARET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC例3：MOVX(R1),X(R0)；FT0：MIRMMDRCST1：ST2：ST3：ST4：PCMARMMDRD形地PC+1PCDT2：DT3：D+R1MAR目的地址取目的地址，暫存于MAR，需4步。源數(shù)送存儲(chǔ)器，需3步。計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!ET1：MDRMPCMARET2：EMARWT+1CPT(P)DMCPMAR輸出APCA1FTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)T+1DT0：R1MARDMCPMAR輸出AR1ACPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)ET0：CMDRCB輸出BDMCPMDRCPT(P)計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!雙操作數(shù)指令取目的數(shù)，暫存于D指令流程圖與操作時(shí)間表例：ADDX(R1),(PC)+

；FT0：MIR，PC+1PC立即數(shù)ST0：PCMARST1：MMDRCST2：PC+1PCDT0：PCMARDT1：MMDRD形式地址計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!單操作數(shù)指令指令流程圖與操作時(shí)間表FT0：MIR，例：COM-(R0)；DT0：R0-1R0、MARDT1：MMDRDET0：ET1：MDRMET2：PCMARPC+1PCDMDR計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!轉(zhuǎn)移JMP/返回指令RST指令流程圖與操作時(shí)間表無(wú)條件轉(zhuǎn)移SKPR（R）（R)+按R指示從M取轉(zhuǎn)移地址,修改R。（SP)+X(PC)執(zhí)行再下條指令。從R取轉(zhuǎn)移地址。按R指示從M取轉(zhuǎn)移地址。從堆棧取返回地址,修改SP。以PC內(nèi)容為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移。（RST）計(jì)算機(jī)組成原理第十講組合邏輯控制器共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!FT0：MIR，例1：JMPR0；SP+1SP、MARMMDRPCET