第四講教學(xué)計(jì)算機(jī)的微程序控制器.ppt

指令執(zhí)行步驟概述,劃分與設(shè)計(jì)指令執(zhí)行步驟，是控制器部件重要的教學(xué)內(nèi)容，這一設(shè)計(jì)要依據(jù)指令的格式和功能、控制器部件的組成、被控制對(duì)象運(yùn)行方式以及它們彼此之間的連接關(guān)系等多個(gè)方面的實(shí)際情況共同決定，就是說，它解決的是信息隨著時(shí)間在這些部件之間的流動(dòng)關(guān)系，與指令系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)整機(jī)和它的各個(gè)部件都有關(guān)系，因此也就比較難以全面理解與掌握。,下面分成兩個(gè)步驟，從3個(gè)角度來介紹上述內(nèi)容。1.準(zhǔn)備性知識(shí):指令執(zhí)行步驟簡介:教學(xué)計(jì)算機(jī)組成框圖。2.典型指令執(zhí)行步驟介紹：（1）指令執(zhí)行步驟與信息流動(dòng)的時(shí)間空間對(duì)應(yīng)關(guān)系；（2）指令執(zhí)行步驟簡單的文字描述；（3）教學(xué)計(jì)算機(jī)的典型指令執(zhí)行步驟，和每一步驟中對(duì)各個(gè)部件的控制作用。,每條指令的執(zhí)行步驟,讀取指令指令地址(在程序計(jì)數(shù)器PC中)送入主存地址寄存器讀主存，讀出內(nèi)容送入指令寄存器IR分析指令按指令規(guī)定內(nèi)容執(zhí)行指令不同指令的操作步驟數(shù)，和具體操作內(nèi)容差異很大,檢查有無中斷請(qǐng)求若有，則響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)中斷處理若無，則轉(zhuǎn)入下一條指令的執(zhí)行過程,R_R類型指令讀寫內(nèi)存類型指令輸入輸出類型指令其他類型指令,可能執(zhí)行一次或多次可以復(fù)合,是一次讀內(nèi)存操作,公共操作,公共操作,是每一條指令的特定操作,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,主存儲(chǔ)器,控制總線,0412,78BD,2091,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,9CFB,AC00,800,807,3041,四、教學(xué)計(jì)算機(jī)的微程序控制器（1）指令執(zhí)行步驟與信息流動(dòng)圖示部分,典型指令的執(zhí)行過程舉例：8000401ADDr0,r1;加法指令8012090MOVr9,r0;傳送指令3409MOV807,r9;寫內(nèi)存指令,這是一條雙字指令,0807;第二個(gè)字中的807是直接地址A480IN80;讀串行口數(shù)據(jù)到R0低8位9CFBJRC,800;若C為1轉(zhuǎn)移到800,否則順序執(zhí)行AC00RET;子程序返回指令其他一些指令與這里的幾條指令有相當(dāng)多的共同特性，屬于同一組的指令的執(zhí)行步驟非常類似。,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入/出設(shè)備,主存儲(chǔ)器,控制總線,0412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,3041,800,807,800,801,0401,0401,4275,4275,ARPC,讀內(nèi)存，IR讀出內(nèi)容,R0R0+R1,PCPC+1,+,ADDR0,R1,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入/出設(shè)備,主存儲(chǔ)器,控制總線,0412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,4725,801,807,801,802,2090,2090,4275,4275,ARPC,讀內(nèi)存，IR讀出內(nèi)容,R9R0+0,PCPC+1,0,+,MOVR9,R0,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入設(shè)備,主存儲(chǔ)器,控制總線,0401,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R94275,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,3041,802,807,802,0807,3409,803,803,0807,804,78BD,0,4725,ARPC，PCPC+1,讀內(nèi)存，IR讀出內(nèi)容,讀內(nèi)存，AR讀出內(nèi)容,ARPC，PCPC+1,寫內(nèi)存,數(shù)據(jù)總線R9+0,4725,+,MOV807,R9,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入/出設(shè)備,主存儲(chǔ)器,控制總線,0412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,3041,804,807,804,805,A080,A080,A,ARPC,讀內(nèi)存，IR讀出內(nèi)容,讀設(shè)備，R0讀出內(nèi)容,PCPC+1,80,ARI/Oport,IN80,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入/出設(shè)備,主存儲(chǔ)器,控制總線,0412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,A,805,807,805,806,98FE,98FB,IP，ARPC,若C=1,則PCIP+offset,讀內(nèi)存，IR讀出內(nèi)容,PCPC+1,否則順序執(zhí)行,805,800,806,JRC,800,程序計(jì)數(shù)器,運(yùn)算器,控制器,控制存儲(chǔ)器,用于運(yùn)算器,輸入/出設(shè)備,控制總線,0412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,數(shù)據(jù)總線,地址總線,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作數(shù)地址,操作碼,寄存器組,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振脈沖,微指令寄存器,下地址字段內(nèi)容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,A,806,807,806,FF0,AC00,IP，ARPC,讀內(nèi)存，IR讀出內(nèi)容,PCPC+1,讀內(nèi)存,PCMEM,807,RET,ARSP,FF0,FF1,SPSP+1,A00,堆棧FF0單元存A00,AC00,讀取指令A(yù)RPC（注）讀主存，IR讀出內(nèi)容PCPC+1由操作碼找微地址，讀控存執(zhí)行指令A(yù)LUR0ALUR1執(zhí)行+R0ALU，記憶結(jié)果特征結(jié)束，判中斷,(2)指令執(zhí)行步驟簡單的文字描述加法指令A(yù)DDR0，R1,寄存器內(nèi)容傳送指令MOVR9，R0,讀取指令A(yù)RPC（注）讀主存，IR讀出內(nèi)容PCPC+1由操作碼找微地址，讀控存執(zhí)行指令A(yù)LU0ALUR0執(zhí)行+R9ALU結(jié)束，判中斷,寫寄存器內(nèi)容到主存MOV807，R9,讀取指令A(yù)RPC讀主存，IR讀出內(nèi)容PCPC+1由操作碼找微地址,讀控存執(zhí)行指令A(yù)RPC，PCPC+1讀主存，AR讀出內(nèi)容寫主存,總線ALU，ALU0,ALUR9，+結(jié)束，判中斷,（地址807存在指令的第二個(gè)字中）,（注）,輸入指令I(lǐng)N80,讀取指令A(yù)RPC（注）讀主存，IR讀出內(nèi)容PCPC+1由操作碼找微地址,讀控存執(zhí)行指令A(yù)RI/OPort讀外設(shè)，ALU讀出數(shù)據(jù)ALU0執(zhí)行+R0ALU結(jié)束，判中斷,相對(duì)轉(zhuǎn)移指令JRC,800,讀取指令A(yù)RPC（注）讀主存，IR讀出內(nèi)容PCPC+1由操作碼找微地址,讀控存執(zhí)行指令若c=1則：ALUIPALUoffset（IR低字節(jié)）二者相加，結(jié)果送PC否則，順序執(zhí)行結(jié)束，判中斷,子程序返回指令RET,讀取指令A(yù)RPC讀主存，IR讀出內(nèi)容PCPC+1由操作碼找微地址,讀控存執(zhí)行指令A(yù)RSPSPSP+1讀主存,PC讀出內(nèi)容結(jié)束，判中斷,PC0,ARPC,PCPC+1IR(AR),/MAP,寄存器之間運(yùn)算與傳送,AR地址,AR地址,讀寫內(nèi)存,ARPC,AR地址判轉(zhuǎn)移條件,讀寫內(nèi)存/IOPC地址,讀寫內(nèi)存PC地址,讀、寫內(nèi)存PC地址,讀、寫內(nèi)存PC地址,指令執(zhí)行流程圖,TEC-2教學(xué)機(jī)系統(tǒng)的組成,計(jì)算機(jī)終端,PC機(jī),微程序控制器,運(yùn)算器,主存儲(chǔ)器,按鍵開關(guān)指示燈,二路串行接口,擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)卡,（內(nèi)存擴(kuò)展，中斷）,TEC-2000教學(xué)機(jī)系統(tǒng)的組成,計(jì)算機(jī)終端,PC機(jī),微程序/硬布線控制器,運(yùn)算器(8/16位),主存儲(chǔ)器（8/16位）,按鍵室開關(guān)指示燈,串行接口,中斷實(shí)驗(yàn)接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)存擴(kuò)展實(shí)驗(yàn),電源+5V,微程序控制器部件56位的微指