第3章 微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理——鄭學(xué)堅(jiān)、周斌《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》

1、11第三章 微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理2第3章 微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理章節(jié)目錄微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)123程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)4執(zhí)行指令的例行程序執(zhí)行指令的例行程序5控制部件控制部件6微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展7初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例8控制部件的擴(kuò)展控制部件的擴(kuò)展9現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用31 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式n簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)(1) (1) 功能簡(jiǎn)單：只能做功能簡(jiǎn)單：只能做兩個(gè)數(shù)的加減法。兩個(gè)數(shù)的加減法。(2) (2) 內(nèi)存量?。褐挥幸粌?nèi)存量小：只有一個(gè)個(gè)16168 PR

2、OM(8 PROM(可編程序可編程序只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器) )。(3) (3) 字長(zhǎng)字長(zhǎng)8 8位：二進(jìn)制位：二進(jìn)制8 8位顯示。位顯示。(4) (4) 手動(dòng)輸入：用撥動(dòng)手動(dòng)輸入：用撥動(dòng)開關(guān)輸入程序和數(shù)據(jù)。開關(guān)輸入程序和數(shù)據(jù)。41 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式1. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC計(jì)數(shù)范圍由計(jì)數(shù)范圍由00001111(用十六用十六進(jìn)制可記作由進(jìn)制可記作由0F)。每次運(yùn)行之前，先復(fù)位至每次運(yùn)行之前，先復(fù)位至0000。當(dāng)取出一條指令后，當(dāng)取出一條指令后，PC應(yīng)加應(yīng)加1。2. 存儲(chǔ)地址寄存器存儲(chǔ)地址寄存器MAR接收來(lái)自接收來(lái)自PC的二進(jìn)制程序號(hào)，的二進(jìn)制程序號(hào)，作為地址碼送至作為地址碼送至PROM

3、去。去。n簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)PC4 CPCLKCLR EPPCMAR4 LMCLKMAR168PROM8ER168PROM51 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：每條橫線與豎線都有每條橫線與豎線都有一條由開關(guān)和二極管串聯(lián)的一條由開關(guān)和二極管串聯(lián)的電路將它們連接起來(lái)。電路將它們連接起來(lái)。操作：操作：撥動(dòng)開關(guān)，即可使該撥動(dòng)開關(guān)，即可使該數(shù)據(jù)位置數(shù)據(jù)位置1或置或置0，從而達(dá)到，從而達(dá)到使每個(gè)存儲(chǔ)單元使每個(gè)存儲(chǔ)單元“寫入寫入”數(shù)數(shù)據(jù)的目的。據(jù)的目的。功能：功能：實(shí)際上同時(shí)具有實(shí)際上同時(shí)具有RAM和和ROM的功能。的功能。n簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)3. 可編程序只讀存儲(chǔ)器

4、可編程序只讀存儲(chǔ)器PROM61 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式作用：作用：從從PROM接收到指令字接收到指令字(當(dāng)當(dāng)LI=1，ER=1)，同時(shí)將指令字，同時(shí)將指令字分送到控制部件分送到控制部件CON和和W總線總線上去。上去。指令字是指令字是8位的：位的： MSBLSB最高有效位最高有效位 最低有效位最低有效位左左4位為最高有效位位為最高有效位(高高4位位)，稱為稱為指令字段指令字段；右；右4位為最低有位為最低有效位效位(低低4位位)，稱為，稱為地址字段地址字段。4. 指令寄存器指令寄存器IRIRCON48412 LICLKCLR EICLKCLRCP EP LM ER LI EI LA EA SU

5、EU LB LOIRCON71 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式(2) CON(2) CON有一個(gè)有一個(gè)同步時(shí)鐘同步時(shí)鐘，能發(fā)出脈沖能發(fā)出脈沖CLKCLK到各個(gè)到各個(gè)部件部件去，使它們?nèi)ィ顾鼈兺竭\(yùn)行同步運(yùn)行。(3) (3) 在在CONCON中有一個(gè)中有一個(gè)控制矩陣控制矩陣CMCM，能根據(jù)，能根據(jù)IRIR送來(lái)的送來(lái)的指令發(fā)指令發(fā)出出1212位的控制字位的控制字：CON=CCON=CP PE EP PL LM ME ER RL LI IE EI IL LA AE EA AS SU UE EU UL LB BL LO O根據(jù)控制字中各位的置根據(jù)控制字中各位的置1 1或置或置0 0情況，計(jì)算機(jī)就能自動(dòng)地情

6、況，計(jì)算機(jī)就能自動(dòng)地按指令程序而有秩序地運(yùn)行。按指令程序而有秩序地運(yùn)行。5. 5. 控制部件控制部件CONCON(1) (1) 每次運(yùn)行之前，每次運(yùn)行之前，CONCON先先發(fā)出發(fā)出CLR=1CLR=1，使有關(guān)的部件，使有關(guān)的部件清清0 0。此時(shí)：。此時(shí)：PC=0000PC=0000IR=0000IR=000000000000IRCON48412 LICLKCLR EICLKCLRCP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LOIRCON81 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式作用：作用：儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間的中間結(jié)果。儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間的中間結(jié)果。它能它能接收接收W總線送來(lái)的數(shù)據(jù)總線

7、送來(lái)的數(shù)據(jù)(LA=1)，也能將數(shù)據(jù)，也能將數(shù)據(jù)送送到到W總線上去總線上去(EA=1)。它還有一個(gè)它還有一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端數(shù)據(jù)輸出端，將數(shù)據(jù)送至，將數(shù)據(jù)送至ALU去進(jìn)行去進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算。注意：注意：這個(gè)輸出是這個(gè)輸出是雙態(tài)雙態(tài)的，即是立即地送去，而的，即是立即地送去，而不受不受E門的控制。門的控制。6. 累加器累加器AA888 LA CLKEAA8891 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式7. 算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件ALU它只是一個(gè)二進(jìn)制它只是一個(gè)二進(jìn)制補(bǔ)碼補(bǔ)碼加法器加法器減法器減法器。當(dāng)當(dāng)SU=0，ALU，進(jìn)行，進(jìn)行加法加法A+B；當(dāng)；當(dāng)SU=1，ALU，進(jìn)行，進(jìn)行減法減法A-B，即，即(A+B)。

8、8. 寄存器寄存器B將要將要與與A相加減的數(shù)據(jù)相加減的數(shù)據(jù)暫存暫存于于此寄存器。它到此寄存器。它到ALU的輸出也的輸出也是雙態(tài)的，即無(wú)是雙態(tài)的，即無(wú)E門控制。門控制。AALUB88888 LA CLKEA SU EULBCLK8A88ALUB101 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式作用：作用：計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，累加器計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)束時(shí)，累加器A中存有中存有答案答案。如要。如要輸出輸出此答案，就得送入此答案，就得送入O。此時(shí)。此時(shí)EA=1，LO=1，則，則O=A。典型的計(jì)算機(jī)具有若干個(gè)輸出寄存器，稱為典型的計(jì)算機(jī)具有若干個(gè)輸出寄存器，稱為輸出接口輸出接口電路電路。這樣就可以。這樣就可以驅(qū)動(dòng)不同的外圍設(shè)備驅(qū)

9、動(dòng)不同的外圍設(shè)備，如打印機(jī)、，如打印機(jī)、顯示器等。顯示器等。9. 輸出寄存器輸出寄存器OOD88 LO CLKOD這是用發(fā)光二極管這是用發(fā)光二極管(LED)組成的組成的顯示器顯示器。每一個(gè)每一個(gè)LED接到寄存器接到寄存器O的一位上去。當(dāng)某位為的一位上去。當(dāng)某位為高電位高電位時(shí)，則該時(shí)，則該LED發(fā)光發(fā)光。因?yàn)榧拇嫫鳌Ｒ驗(yàn)榧拇嫫鱋是是8位的，所以這里也位的，所以這里也由由8個(gè)個(gè)LED組成顯示器。組成顯示器。10. 二進(jìn)制顯示器二進(jìn)制顯示器D11(1) 中央處理器中央處理器CPU(包括包括PC，IR，CON，ALU，A及及B)；(2) 記憶裝置記憶裝置M(MAR及及PROM)；(3) 輸入輸入/輸

10、出輸出I/O(包括包括O及及D，D也可稱為其外圍也可稱為其外圍設(shè)備設(shè)備)。n簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化了的微型計(jì)算機(jī)分成分成3大部分：大部分：121 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式中央處理器中央處理器(central processing unit,縮寫為縮寫為CPU)是將程序是將程序計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)功能(PC)、指令寄存功能、指令寄存功能(IR)、控制功能、控制功能(CON)、算術(shù)邏、算術(shù)邏輯功能輯功能(ALU)以及暫存中間數(shù)據(jù)功能以及暫存中間數(shù)據(jù)功能(A及及B)集成在一塊電路器集成在一塊電路器件上的集成電路件上的集成電路(IC)。實(shí)用上的。實(shí)用上的CPU要比這里的圖例更為復(fù)雜要比這里的圖例更為復(fù)雜些，但

11、其主要功能是基本一樣的。些，但其主要功能是基本一樣的。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器M(memory)在此圖例中只包括存儲(chǔ)地址寄存器在此圖例中只包括存儲(chǔ)地址寄存器(MAR)及可編程存儲(chǔ)器及可編程存儲(chǔ)器(實(shí)際還包括了實(shí)際還包括了地址譯碼地址譯碼功能功能)，這就是微型計(jì)，這就是微型計(jì)算機(jī)的算機(jī)的“內(nèi)存內(nèi)存”。實(shí)際的。實(shí)際的“內(nèi)存內(nèi)存”要包括更多的內(nèi)容要包括更多的內(nèi)容(如如ROM，RAM及及EPROM等等)和更大的存儲(chǔ)容量。和更大的存儲(chǔ)容量。輸入及輸出接口輸入及輸出接口(IO)是計(jì)算機(jī)實(shí)行人機(jī)對(duì)話的重要部件。本是計(jì)算機(jī)實(shí)行人機(jī)對(duì)話的重要部件。本簡(jiǎn)例中的輸入將是人工設(shè)定簡(jiǎn)例中的輸入將是人工設(shè)定PROM而沒有輸入電路接口

12、只有輸而沒有輸入電路接口只有輸出有接口出有接口(O)。實(shí)際微型計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備多為鍵盤，輸出則為。實(shí)際微型計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備多為鍵盤，輸出則為監(jiān)視器監(jiān)視器(即電視屏顯示器即電視屏顯示器)，因而必須有專用的輸出接口電路。，因而必須有專用的輸出接口電路。3大部分功能：大部分功能：13指令系統(tǒng)LDA將數(shù)據(jù)裝入累加器將數(shù)據(jù)裝入累加器A；ADD進(jìn)行加法運(yùn)算；進(jìn)行加法運(yùn)算；SUB進(jìn)行減法運(yùn)算；進(jìn)行減法運(yùn)算；OUT輸出結(jié)果；輸出結(jié)果；HLT停機(jī)。停機(jī)。n簡(jiǎn)化微機(jī)的指令簡(jiǎn)化微機(jī)的指令5條指令：條指令：控制部件能完成一系列例行程序控制部件能完成一系列例行程序14指令系統(tǒng)助記符助記符 操作數(shù)注釋操作數(shù)注釋LDAR9

13、；把；把R9中的數(shù)據(jù)存入中的數(shù)據(jù)存入AADDRA；把；把RA中的數(shù)據(jù)與中的數(shù)據(jù)與A的相加的相加ADDRB；把；把RB中的數(shù)據(jù)與中的數(shù)據(jù)與A的相加的相加ADDRC；把；把RC中的數(shù)據(jù)與中的數(shù)據(jù)與A的相加的相加SUBRD；把；把A中的數(shù)據(jù)與中的數(shù)據(jù)與RD的相減的相減OUT；輸出；輸出A中的數(shù)據(jù)，即結(jié)果中的數(shù)據(jù)，即結(jié)果HLT；停機(jī)；停機(jī)例如例如一個(gè)計(jì)算程序的格式如下：一個(gè)計(jì)算程序的格式如下：15程序設(shè)計(jì)（1）編制匯編語(yǔ)言寫的程序；）編制匯編語(yǔ)言寫的程序；（2）助記符的翻譯；）助記符的翻譯；（3）存儲(chǔ)器的分配。）存儲(chǔ)器的分配。將指令清單中每一條指令都翻譯成二進(jìn)制碼將指令清單中每一條指令都翻譯成二進(jìn)制碼

14、機(jī)器碼機(jī)器碼，稱作操作碼表，稱作操作碼表存儲(chǔ)器中既要寫入計(jì)算程序，也要存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，因存儲(chǔ)器中既要寫入計(jì)算程序，也要存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，因此，還得決定存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)單元應(yīng)如何分配，這稱為此，還得決定存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)單元應(yīng)如何分配，這稱為存儲(chǔ)存儲(chǔ)空間分配空間分配。在本微型機(jī)中就是要把。在本微型機(jī)中就是要把PROM中的中的16個(gè)存儲(chǔ)單元個(gè)存儲(chǔ)單元分配成兩個(gè)區(qū)：分配成兩個(gè)區(qū)：程序存放區(qū)程序存放區(qū)(指令區(qū)指令區(qū))和和數(shù)據(jù)存放區(qū)數(shù)據(jù)存放區(qū)(數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū))。n程序設(shè)計(jì)的步驟程序設(shè)計(jì)的步驟16程序設(shè)計(jì)n操作碼表操作碼表由計(jì)算機(jī)制造廠提供的由計(jì)算機(jī)制造廠提供的翻譯表，它是每個(gè)翻譯表，它是每個(gè)助記助記符符與

15、與二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼的相應(yīng)的相應(yīng)對(duì)對(duì)照照表。表。助記符助記符 操作碼操作碼LDA 0 0 0 0ADD 0 0 0 1SUB 0 0 1 0OUT 1 1 1 0HLT 1 1 1 1助記符與操作碼助記符與操作碼17程序設(shè)計(jì)n存儲(chǔ)器分配存儲(chǔ)器分配PROM中的中的16個(gè)存儲(chǔ)單個(gè)存儲(chǔ)單元分配成兩個(gè)區(qū)：元分配成兩個(gè)區(qū)：程序存放區(qū)程序存放區(qū)(指令區(qū)指令區(qū))和和數(shù)數(shù)據(jù)存放區(qū)據(jù)存放區(qū)(數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū))。問題：?jiǎn)栴}：如何根據(jù)助記符與二如何根據(jù)助記符與二進(jìn)制的進(jìn)制的對(duì)照表對(duì)照表(操作碼表操作碼表)將將上節(jié)例題中的每條指令的上節(jié)例題中的每條指令的助助記符記符譯成譯成二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼，并將存，并將存儲(chǔ)單元符號(hào)寫成地址

16、碼儲(chǔ)單元符號(hào)寫成地址碼(即即R00000，R10001，R91001) ？ 01H00H0FH0EH0DH0CH0BH0AH 09H 08H 07H 06H 05H 04H 03H 02HRFRERDRCRBRAR9R8R7R6R5R4R3R2R1R0數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)指令區(qū)指令區(qū)18程序設(shè)計(jì)n將源程序翻譯成目的程序?qū)⒃闯绦蚍g成目的程序助記符助記符 操作碼操作碼LDA0000ADD0001SUB0010OUT1110HLT1111數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元R8RF二進(jìn)制地址二進(jìn)制地址10001111LDA R9ADD RAADD RBSUB RCOUT HLT源程序源程序0 0 0 00 0 0

17、 10 0 0 10 0 1 01 1 1 01 1 1 1操作碼操作碼1 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0操作數(shù)地址操作數(shù)地址目的程序目的程序程序和數(shù)據(jù)都寫到了存儲(chǔ)器中程序和數(shù)據(jù)都寫到了存儲(chǔ)器中01H00H0FH0EH0DH0CH0BH0AH 09H 08H 07H 06H 05H 04H 03H 02HRFRERDRCRBRAR9R8R7R6R5R4R3R2R1R01CH18H14H10HF0HE0H2CH1BH1AH 09H該程序的功能是計(jì)算：該程序的功能是計(jì)算：16+20+24-28指令區(qū)指令區(qū)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元R0R7二進(jìn)制地址二進(jìn)制地址0000011119程序設(shè)計(jì)

18、n程序及數(shù)據(jù)的輸入方法程序及數(shù)據(jù)的輸入方法20執(zhí)行指令的例行程序 取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令 振蕩周期振蕩周期主頻的倒數(shù)主頻的倒數(shù) 狀態(tài)周期（節(jié)拍）狀態(tài)周期（節(jié)拍）若干個(gè)振蕩周期若干個(gè)振蕩周期 CPU周期周期若干個(gè)狀態(tài)周期若干個(gè)狀態(tài)周期 指令周期指令周期若干個(gè)若干個(gè)CPU周期周期（這里的指令周期對(duì)應(yīng)課本上（這里的指令周期對(duì)應(yīng)課本上“機(jī)器周期機(jī)器周期”的概念，但一般的概念，但一般的教科書上的教科書上“機(jī)器周期機(jī)器周期”是和是和“CPU周期周期”為同一個(gè)概念）為同一個(gè)概念）（讀取并執(zhí)行完成一條指令的時(shí)間）（讀取并執(zhí)行完成一條指令的時(shí)間）（一個(gè)（一個(gè)CPU周期取指令，若

19、干個(gè)周期取指令，若干個(gè)CPU周期執(zhí)行指令）周期執(zhí)行指令）21執(zhí)行指令的例行程序指令周期指令周期CPU周期周期狀態(tài)周期狀態(tài)周期/節(jié)拍節(jié)拍執(zhí)行一條指令的時(shí)間為一個(gè)執(zhí)行一條指令的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期機(jī)器周期。機(jī)器周期機(jī)器周期又可分為又可分為取指周期取指周期和和執(zhí)行周期執(zhí)行周期。取指過程和執(zhí)行過程機(jī)器都得通過不同的取指過程和執(zhí)行過程機(jī)器都得通過不同的機(jī)器節(jié)拍機(jī)器節(jié)拍。22執(zhí)行指令的例行程序 每一節(jié)相當(dāng)于一條指令，每一節(jié)的時(shí)間即為指令周期每一節(jié)相當(dāng)于一條指令，每一節(jié)的時(shí)間即為指令周期 體操中每一節(jié)是等長(zhǎng)的，而實(shí)際指令周期可以是不等長(zhǎng)的，但體操中每一節(jié)是等長(zhǎng)的，而實(shí)際指令周期可以是不等長(zhǎng)的，但均為均為CPU

20、周期的整數(shù)倍周期的整數(shù)倍 每節(jié)的每一小節(jié)（一個(gè)每節(jié)的每一小節(jié)（一個(gè)1、2、3、4），相當(dāng)與一個(gè)），相當(dāng)與一個(gè)CPU周期周期 一節(jié)體操通常分一節(jié)體操通常分4小節(jié)，取指令需要小節(jié)，取指令需要1個(gè)小節(jié)即個(gè)小節(jié)即1個(gè)個(gè)CPU周期，執(zhí)周期，執(zhí)行這條指令一般需要行這條指令一般需要1至至3個(gè)個(gè)CPU周期周期 每一小節(jié)的一個(gè)口令（每一小節(jié)的一個(gè)口令（ 1、2、3、4 ），相當(dāng)于一個(gè)節(jié)拍），相當(dāng)于一個(gè)節(jié)拍 每聽到一個(gè)數(shù)完成一個(gè)分解動(dòng)作，計(jì)算機(jī)則在每個(gè)節(jié)拍完成一每聽到一個(gè)數(shù)完成一個(gè)分解動(dòng)作，計(jì)算機(jī)則在每個(gè)節(jié)拍完成一個(gè)個(gè)CPU周期的任務(wù)的一個(gè)步驟周期的任務(wù)的一個(gè)步驟23執(zhí)行指令的例行程序各位輸出端各位輸出端Q0Q5

21、的電位就是機(jī)器節(jié)拍的電位就是機(jī)器節(jié)拍T0T5的電的電位，各節(jié)拍之間的轉(zhuǎn)換是在時(shí)鐘脈沖的負(fù)邊緣開始的位，各節(jié)拍之間的轉(zhuǎn)換是在時(shí)鐘脈沖的負(fù)邊緣開始的6位的環(huán)形字。它用以控制位的環(huán)形字。它用以控制6條電路，使它們依次輪流條電路，使它們依次輪流為高電位，為高電位，T0，T1，T2，T3，T4和和T5稱為機(jī)器的節(jié)拍。稱為機(jī)器的節(jié)拍。n環(huán)形計(jì)數(shù)器及機(jī)器節(jié)拍環(huán)形計(jì)數(shù)器及機(jī)器節(jié)拍24執(zhí)行指令的例行程序取出指令的過程需要取出指令的過程需要3個(gè)機(jī)器節(jié)拍，在清零和啟動(dòng)之個(gè)機(jī)器節(jié)拍，在清零和啟動(dòng)之后第后第1個(gè)節(jié)拍為個(gè)節(jié)拍為T0。(1) 地址節(jié)拍地址節(jié)拍(T0=1)在在T0=1時(shí)，應(yīng)將時(shí)，應(yīng)將PC的內(nèi)容的內(nèi)容(即第即第

22、1個(gè)地址碼個(gè)地址碼)送入送入MAR(并通過并通過MAR而達(dá)到而達(dá)到PROM)所以，此時(shí)應(yīng)有：所以，此時(shí)應(yīng)有：EP=1，即，即PC準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)LM=1，即，即MAR準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)控制部件發(fā)出的控制字控制部件發(fā)出的控制字CON：=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO=0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0n取指周期取指周期25執(zhí)行指令的例行程序(2) 儲(chǔ)存節(jié)拍儲(chǔ)存節(jié)拍(T1=1)在在T1=1時(shí)，應(yīng)將時(shí)，應(yīng)將PROM中由中由PC送來(lái)的地址碼所指定的存儲(chǔ)單送來(lái)的地址碼所指定的存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容送到元中的內(nèi)容送到IR，同時(shí)，同時(shí)IR立立即將其高即將其高4位送至控制

23、部件。位送至控制部件。因此，在此節(jié)拍到來(lái)之前，即因此，在此節(jié)拍到來(lái)之前，即應(yīng)準(zhǔn)備好：應(yīng)準(zhǔn)備好：ER=1即即PROM準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)LI=1即即IR準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)所以：所以：CON=000110000000n 取指周期取指周期26執(zhí)行指令的例行程序(3) 增量節(jié)拍增量節(jié)拍(T2=1)在在T2=1時(shí)，應(yīng)使時(shí)，應(yīng)使PC加加1，做，做好下一條指令的取指準(zhǔn)備。好下一條指令的取指準(zhǔn)備。因此，因此，CP=1，即命令，即命令PC計(jì)計(jì)數(shù)。所以，此時(shí)：數(shù)。所以，此時(shí)：CON=100000000000這樣這樣3節(jié)拍的取指周期，對(duì)任何一條指令都是一樣的。節(jié)拍的取指周期，對(duì)任何一條指令都是一樣的。n

24、取指周期取指周期27執(zhí)行指令的例行程序指令取出來(lái)，再將其高指令取出來(lái)，再將其高4位送入控制部件去進(jìn)行分析，位送入控制部件去進(jìn)行分析，決定下面應(yīng)如何執(zhí)行，下面的決定下面應(yīng)如何執(zhí)行，下面的3節(jié)拍節(jié)拍(T3，T4，T5)就稱就稱為執(zhí)行周期。為執(zhí)行周期。(4) T3=1時(shí)時(shí)IR已將從已將從PROM來(lái)的指令碼的來(lái)的指令碼的高高4位送至控制部件進(jìn)行分析。位送至控制部件進(jìn)行分析。此高此高4位是與位是與LDA相應(yīng)的二進(jìn)制相應(yīng)的二進(jìn)制碼碼“0000”，控制部件經(jīng)過分析，控制部件經(jīng)過分析后就發(fā)出命令：后就發(fā)出命令：EI=1，將，將IR的低的低4位送至位送至W總線；總線；LM=1，MAR接收此低接收此低4位數(shù)作位數(shù)

25、作為地址并立即送至為地址并立即送至PROM；所以所以CON=001001000000n 執(zhí)行周期（執(zhí)行周期（LDA指令）指令）28執(zhí)行指令的例行程序(5) T4=1應(yīng)將應(yīng)將PROM的數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)區(qū)的存儲(chǔ)單元單元(如如R9，即，即1001)的內(nèi)容的內(nèi)容送入累加器送入累加器A，即：，即：ER=1，PROM準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)；準(zhǔn)備放出數(shù)據(jù)；LA=1，A準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)；準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)；即即CON=000100100000n 執(zhí)行周期（執(zhí)行周期（LDA指令）指令）29執(zhí)行指令的例行程序(6) T5=1因?yàn)橐驗(yàn)門4=1時(shí)，已將數(shù)據(jù)存放時(shí)，已將數(shù)據(jù)存放入入A中，所以，中，所以，LDA的例行的例行程序就已完成，程

26、序就已完成，T5節(jié)拍就節(jié)拍就變成空拍，即有：變成空拍，即有：CON=000000000000n 執(zhí)行周期（執(zhí)行周期（LDA指令）指令）30執(zhí)行指令的例行程序第第2、3、4的的ADD的指令，其的指令，其取指周期仍和取指周期仍和LDA 9H是一樣是一樣的，但的，但PC中的內(nèi)容已不是中的內(nèi)容已不是0000而是而是PC+1，即，即0001了；了；T4節(jié)拍從節(jié)拍從PROM中來(lái)的數(shù)據(jù)中來(lái)的數(shù)據(jù)不再送入累加器不再送入累加器A，而是送入，而是送入寄存器寄存器B，這樣，這樣A和和B的數(shù)據(jù)就的數(shù)據(jù)就能直接被送入能直接被送入ALU相加；相加；在在T5節(jié)拍，將節(jié)拍，將A和和B的內(nèi)容相的內(nèi)容相加的結(jié)果還要送回到加的結(jié)果

27、還要送回到A去。所去。所以要求以要求LA=1，EU=1。由于。由于ALU在實(shí)行相加時(shí)，要求在實(shí)行相加時(shí)，要求SU=0，所以沒出現(xiàn)，所以沒出現(xiàn)SU。n 執(zhí)行周期（執(zhí)行周期（ADD指令）指令）31執(zhí)行指令的例行程序第第5條是要求減法運(yùn)算所以最后條是要求減法運(yùn)算所以最后一個(gè)節(jié)拍中出現(xiàn)一個(gè)節(jié)拍中出現(xiàn)SU=1，因而控，因而控制字變成：制字變成：CON=000000101100第第6條指令要求將累加器的內(nèi)容條指令要求將累加器的內(nèi)容送入輸出寄存器，而與存儲(chǔ)器送入輸出寄存器，而與存儲(chǔ)器PROM無(wú)關(guān)，所以只在無(wú)關(guān)，所以只在T3節(jié)拍節(jié)拍要求要求LO=1，EA=1，而，而T4及及T5節(jié)節(jié)拍為空拍。拍為空拍。第第7

28、7條指令只要求不再運(yùn)行下去，條指令只要求不再運(yùn)行下去，即要求即要求CLKCLK時(shí)鐘停發(fā)脈沖。這便時(shí)鐘停發(fā)脈沖。這便是由控制器直接發(fā)出停止信號(hào)。是由控制器直接發(fā)出停止信號(hào)。所以在所以在T3T3節(jié)拍發(fā)出節(jié)拍發(fā)出HLT(HLT(停機(jī)信停機(jī)信號(hào)號(hào)) )后后T4T4及及T5T5節(jié)拍也是空拍。節(jié)拍也是空拍。n 執(zhí)行周期（減法及執(zhí)行周期（減法及HLT）32執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI

29、 EI LA EA SU EU LB LO0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0T0=10H440執(zhí)行下面程序執(zhí)行下面程序LDA R9ADD RA注意觀察取指注意觀察取指周期和執(zhí)行周期周期和執(zhí)行周期33執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0T1=1809H8409HLDA R9的指令碼

30、的指令碼34執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0T3=194491 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T2=101H完成了取指完成了取指周期周期35執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCL

31、R EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0T4=110H8810H36執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER810H0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T5=1空節(jié)拍空節(jié)拍CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB

32、 LO執(zhí)行完了執(zhí)行完了LDA R9指令指令將數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)裝入了裝入了累加器累加器A37執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0T0=11H441進(jìn)入第二條指令進(jìn)入第二條指令的取指周期的取指周期10H38執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412

33、 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0T1=181AH841AH10HADD RA的指令碼的指令碼39執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU

34、LB LO0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0T3=1A44A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0T2=102H完成了完成了取指周期取指周期10H40執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PROMAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0T4=1810H814H24H41執(zhí)行指令的例行程序4PCIRCONMAR168PRO

35、MAALUBOD48888488888412 CPCLKCLR EP LICLKCLR EI LA CLKEA SU EULBCLK LO CLKCLKCLR LMCLKER8CP EP LM ER LI EI LA EA SU EU LB LO0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0T5=124H8824H完成了完成了ADD RA指令指令的執(zhí)行的執(zhí)行相加的結(jié)果相加的結(jié)果裝入了裝入了累加器累加器A42控制部件它包括下列主要部件：它包括下列主要部件：(1) 環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器(RC)；(2) 指令譯碼器指令譯碼器(ID)；(3) 控制矩陣控制矩陣(CM)；(4) 其他控制電路。其他控制電

36、路。其中，其中，環(huán)形計(jì)數(shù)器、指令譯碼器、控制矩陣環(huán)形計(jì)數(shù)器、指令譯碼器、控制矩陣稱為稱為控制器控制器。n控制部件的構(gòu)成控制部件的構(gòu)成使計(jì)算機(jī)能夠成為自動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件。使計(jì)算機(jī)能夠成為自動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件。43控制部件n指令譯碼器指令譯碼器IR高高4位就是各種位就是各種控制動(dòng)作的代碼控制動(dòng)作的代碼I7 I6 I5 I4LDAADDSUBOUTHLT0 0 0 0110 0 0 110 0 1 011 1 1 011 1 1 1來(lái)自指來(lái)自指令寄存令寄存器的操器的操作碼作碼44控制部件n控制矩陣控制矩陣+T0T1T2T3T4T5+T5T4T3T2T1T0CPEP LM ER LI EI LA EA SU

37、 EU LB LOLDAADDSUBOUT45控制部件啟動(dòng)和清除按鈕運(yùn)行/停止觸發(fā)器時(shí)鐘震蕩器射極跟隨器環(huán)形環(huán)形計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器指令指令譯碼器譯碼器控制控制矩陣矩陣 指令字段指令字段（高（高4位）位）HLTCONCLRCLK控控 制制 器器 控制部件結(jié)構(gòu)圖控制部件結(jié)構(gòu)圖CLRCLKCLRCLKCLRCLK時(shí)鐘時(shí)鐘震蕩器震蕩器射極射極跟隨器跟隨器啟動(dòng)和啟動(dòng)和清除按鈕清除按鈕運(yùn)行運(yùn)行/ /停止停止觸發(fā)器觸發(fā)器存儲(chǔ)程序，按地址順序執(zhí)行，存儲(chǔ)程序，按地址順序執(zhí)行，這就是馮這就是馮. .諾伊曼模型計(jì)算機(jī)的工作原理諾伊曼模型計(jì)算機(jī)的工作原理n其他控制電路其他控制電路46微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展 自動(dòng)機(jī)自動(dòng)機(jī) 高速

38、高速47子程序計(jì)數(shù)器SC88PC88MAR825612RAM12MDR1212IR128CON812輸入寄存器1212A12ALU12B變址寄存器12輸出寄存器12121212121228 LSCLKCSES LPCLK EP LICLRCLK EI LMCLKWEME AminusXminusLDEDCLKCLKCLRLNCLKENLACLKEAS3S1EUS2S0LBCLKLOCLRLXCLKEXINXDEX功能擴(kuò)充后的微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖功能擴(kuò)充后的微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖Xminus XzeroAnimus Azero AzeroXzero48微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展它本身也相當(dāng)于一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，不過

39、它不由它本身也相當(dāng)于一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，不過它不由CLR來(lái)來(lái)清零，而可由清零，而可由LS門來(lái)置數(shù)。一旦置數(shù)，即為其子程序門來(lái)置數(shù)。一旦置數(shù)，即為其子程序的開始地址。的開始地址。SC的位數(shù)為的位數(shù)為8位。位。LS“裝入裝入”的可控門；的可控門；ES“輸出輸出”的可控門，即的可控門，即3態(tài)門；態(tài)門；CS“計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)”的控制端。的控制端。子程序計(jì)數(shù)器SC88 LSCLKCSESn擴(kuò)展的功能擴(kuò)展的功能1. 子程序計(jì)數(shù)器子程序計(jì)數(shù)器SC49微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展用用RAM作為主存儲(chǔ)器。作為主存儲(chǔ)器。RAM的的存儲(chǔ)單元為存儲(chǔ)單元為256個(gè)，字長(zhǎng)為個(gè)，字長(zhǎng)為12位?？梢噪S機(jī)存取，除位?？梢噪S機(jī)存取，除MAR(存存儲(chǔ)

40、地址寄存器儲(chǔ)地址寄存器)外，還有一個(gè)外，還有一個(gè)MDR(存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寄存器)。n擴(kuò)展的功能擴(kuò)展的功能PC88 LPCLK EP2. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCPC增加了一個(gè)增加了一個(gè)LP門，這就使得門，這就使得PC可以接收跳轉(zhuǎn)地址可以接收跳轉(zhuǎn)地址。換句話說，。換句話說，PC可以不從可以不從00H開始。開始。3. 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMMAR825612RAM12MDR1212 LMCLKWEMELDEDCLK50微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展控制端改為控制端改為S=S3S2S1S0。4位位16種組合，只用其中的種組合，只用其中的10種，種，以得到以得到3種算術(shù)運(yùn)算和種算術(shù)運(yùn)算和7種邏

41、輯種邏輯運(yùn)算。運(yùn)算。4. 控制部件控制部件CONn擴(kuò)展的功能擴(kuò)展的功能此此CON將要產(chǎn)生一個(gè)將要產(chǎn)生一個(gè)28位的控制字：位的控制字：LSCSESLPCPEPLMWEMELDEDLIEILNENLAEAS3S2S1S0EULBLXINXDEXEXLO5. 算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件ALU全加/減器ABSCiCi+1函數(shù)發(fā)生器XYS0SnCON28CLKCLR AzeroXzero51微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展新增加的一種寄存器，它可以用指令使其加新增加的一種寄存器，它可以用指令使其加1或減或減1：INX加加1指令助記符，其控制端符號(hào)為指令助記符，其控制端符號(hào)為INX；DEX減減1指令助記符，其控制端符號(hào)

42、為指令助記符，其控制端符號(hào)為DEX。n擴(kuò)展的功能擴(kuò)展的功能變址寄存器1212LXCLKEXINXDEXXminus Xzero6. 變址寄存器變址寄存器X52微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展在訪問存儲(chǔ)器指令在訪問存儲(chǔ)器指令(MRI)和轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行期間，高和轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行期間，高4位代表指令字段，低位代表指令字段，低8位代表地址字段。位代表地址字段。 (MSB4位位)(LSB8位位) CONW總線總線在運(yùn)算指令執(zhí)行期間，高在運(yùn)算指令執(zhí)行期間，高8位代表指令字段，而低位代表指令字段，而低4位位可為任意數(shù)，因?yàn)樗淮砣魏我饬x：可為任意數(shù)，因?yàn)樗淮砣魏我饬x： (MSB8位位)(LSB4位位) CON 不用

43、不用n擴(kuò)展的功能擴(kuò)展的功能IR1288 LICLRCLK EI7. 指令寄存器指令寄存器IR53微型計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展n指令的擴(kuò)展指令的擴(kuò)展 訪問存儲(chǔ)器類指令訪問存儲(chǔ)器類指令 指令中的操作數(shù)之一在存儲(chǔ)器中指令中的操作數(shù)之一在存儲(chǔ)器中 轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移指令 可根據(jù)條件決定程序流程的跳轉(zhuǎn)可根據(jù)條件決定程序流程的跳轉(zhuǎn) 將指令地址段內(nèi)容有條件地裝入將指令地址段內(nèi)容有條件地裝入PC或或SC 邏輯運(yùn)算指令邏輯運(yùn)算指令 作用對(duì)象僅限于作用對(duì)象僅限于ALU、A和和B 各類邏輯運(yùn)算以及子程序返回、輸入輸出、停機(jī)等各類邏輯運(yùn)算以及子程序返回、輸入輸出、停機(jī)等54初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例初級(jí)程序是包括下列的程序模式：初級(jí)程序是包

44、括下列的程序模式：(1) 簡(jiǎn)單程序簡(jiǎn)單程序程序一統(tǒng)到底，中間沒有任何分支和跳轉(zhuǎn)。程序一統(tǒng)到底，中間沒有任何分支和跳轉(zhuǎn)。(2) 分支程序分支程序程序進(jìn)行中，根據(jù)判斷程序執(zhí)行的不同結(jié)果而分程序進(jìn)行中，根據(jù)判斷程序執(zhí)行的不同結(jié)果而分別跳轉(zhuǎn)至其他子程序去。別跳轉(zhuǎn)至其他子程序去。(3) 循環(huán)程序循環(huán)程序程序進(jìn)行過程中，在某一循環(huán)體進(jìn)行若干次循環(huán)程序進(jìn)行過程中，在某一循環(huán)體進(jìn)行若干次循環(huán)運(yùn)行，然后再繼續(xù)前進(jìn)。運(yùn)行，然后再繼續(xù)前進(jìn)。(4) (4) 調(diào)用子程序調(diào)用子程序程序進(jìn)行至某一階段，調(diào)用存儲(chǔ)于某存儲(chǔ)區(qū)中程序進(jìn)行至某一階段，調(diào)用存儲(chǔ)于某存儲(chǔ)區(qū)中的某個(gè)子程序，然后返回至主程序繼續(xù)運(yùn)行下去。的某個(gè)子程序，然后

45、返回至主程序繼續(xù)運(yùn)行下去。n程序模式程序模式55初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例【例例】跳轉(zhuǎn)指令及其如何形成循環(huán)程序的簡(jiǎn)例跳轉(zhuǎn)指令及其如何形成循環(huán)程序的簡(jiǎn)例 R0LDA6H把把(R6)裝入裝入A去去 R1SUB7H從從(A)減去減去(R7)指指 R2JAM5H(A)=負(fù)，則轉(zhuǎn)移至負(fù)，則轉(zhuǎn)移至R5令令R3JAZ5H(A)=0，則轉(zhuǎn)移至，則轉(zhuǎn)移至R5區(qū)區(qū)R4JMP1H無(wú)條件轉(zhuǎn)移至無(wú)條件轉(zhuǎn)移至R1R5HLT數(shù)數(shù)R625(10)據(jù)據(jù)區(qū)區(qū)R79(10)56初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例【例例】循環(huán)程序循環(huán)程序利用變址寄存器可以設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)程序：利用變址寄存器可以設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)程序：R0LDX5H將將(R5)裝入變址器裝入變址器XR1D

46、EX 命命(X)減減1R2JIZ 4H(X)=0，則轉(zhuǎn)移至，則轉(zhuǎn)移至R4R3JMP1H無(wú)條件轉(zhuǎn)移至無(wú)條件轉(zhuǎn)移至R1R4HLT 停機(jī)停機(jī)R53(10) (R5)=3(10)(數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))57初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例【例例3.3】乘法計(jì)算的程序乘法計(jì)算的程序R0NOPR1LDXAHR2CLAR3DEXR4ADD9H7次返回次返回R5JIZ 7HR6JMP3HR7OUT轉(zhuǎn)出循環(huán)轉(zhuǎn)出循環(huán) R8HLT R912(10) RA8(10)利用循環(huán)程序可作乘法計(jì)算，例如要求12(10)8(10)，就是要求將12(10)連加8次。這就可以利用循環(huán)程序，讓它進(jìn)行8次循環(huán)。R0INP ;將外部數(shù)據(jù)裝入將外部數(shù)據(jù)裝入AR1XC

47、H;將將(A)和和(X)互換互換58初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例程序清單如下：R0INP ；將I0裝入累加器AR1LDB9H；將(R9)裝入寄存器BR2AND；將(B)與(A)進(jìn)行“與”運(yùn)算R3JAZ6H ；(A)=0，則轉(zhuǎn)移至R6R4LDAAH；將(RA)裝入累加器AR5JMP7H；無(wú)條件轉(zhuǎn)至R7R6LDABH；將(RB)裝入累加器AR7OUT ；輸出(A)至顯示器R8HLT ；停機(jī)R90 0 0 00 0 0 00 0 0 1(掩碼)RA1 1 1 11 1 1 11 1 1 1奇數(shù)標(biāo)志RB0 0 0 00 0 0 00 0 0 0偶數(shù)標(biāo)志【例】邏輯運(yùn)算的例子設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用以測(cè)試某個(gè)來(lái)自接口電路的輸

48、入數(shù)I0(12位)，以確定該數(shù)是否為奇數(shù)。如I0為奇數(shù)(即最后一位為1)，則顯示一個(gè)111111111111；如I0是偶數(shù)(最后一位為0)，則顯示一個(gè)00000000 0000。59初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例【例例】子程序設(shè)計(jì)子程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算x2+y2+z2=?的計(jì)算程序。由于的計(jì)算程序。由于x2，y2和和z2在形式上在形式上都是一樣的，是求一個(gè)數(shù)的平方值，這不但本題用得著，在做都是一樣的，是求一個(gè)數(shù)的平方值，這不但本題用得著，在做其他數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)也常用得著，因此可將其他數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)也常用得著，因此可將x2做成一個(gè)子程序而存做成一個(gè)子程序而存于存儲(chǔ)器中一個(gè)固定的區(qū)域中，用到時(shí)，即可將其調(diào)出

49、使用。于存儲(chǔ)器中一個(gè)固定的區(qū)域中，用到時(shí)，即可將其調(diào)出使用。60初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例RF2STACAH ；將；將(A)暫存于暫存于RCA RF3LDXCAH ；將；將(RCA)裝入裝入XRF4CLA ；累加器；累加器A清零清零循環(huán)程序循環(huán)程序RF5DEX ；(X)減減1循環(huán)體循環(huán)體RF6ADDCAH ；將；將(RCA)與與(A)相加相加x個(gè)個(gè)x相加的過程相加的過程RF7JIZF9H ；(X)=0,則轉(zhuǎn)移到則轉(zhuǎn)移到RF9RF8JMPF5H ；無(wú)條件轉(zhuǎn)移至；無(wú)條件轉(zhuǎn)移至RF5RF9BRB ；返回主程序；返回主程序RC6xRC7y ；被運(yùn)算的數(shù)據(jù)；被運(yùn)算的數(shù)據(jù)RC8zRC9RCA ；運(yùn)算過程暫存地址；運(yùn)

50、算過程暫存地址將此子程序存于以將此子程序存于以RF2為起始地址為起始地址(其地址為其地址為F2H，即，即1111 0010的的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元)的一個(gè)區(qū)域中，則可設(shè)計(jì)其程序如下：的一個(gè)區(qū)域中，則可設(shè)計(jì)其程序如下：61初級(jí)程序設(shè)計(jì)舉例R00LDAC6H R01JMSF2HR02STAC9H R03LDA C7H R04JMSF2H R05ADDC9H R06STAC9H R07LDA C8H R08 JMSF2H R09ADD C9H R0AOUTR0B HLT主程序的運(yùn)算：x2+y2+z2=42+62+82=?RC64（10）RC76（10）RC88（10）62控制部件的擴(kuò)展控 制 矩 陣環(huán)

51、形 計(jì) 數(shù) 器T5T4T3T2T1T028CON（28位）指令譯碼827HLTCLKCLR一個(gè)具有27+6+4=37個(gè)輸入端28個(gè)輸出端的極其復(fù)雜的組合邏輯電路組合邏輯電路AminusAzeroXminusXzeron控制器的結(jié)構(gòu)控制器的結(jié)構(gòu)63控制部件的擴(kuò)展 組合邏輯電路的缺點(diǎn) 不靈活、不規(guī)整、布線復(fù)雜 微程序控制 1951設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的最好方法M.V.Wilkes 核心思想：用程序（軟件方式）產(chǎn)生控制字n控制部件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展控制部件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展64控制部件的擴(kuò)展 將每條指令從取指令到執(zhí)行指令的過程，表示為若干小步驟（微操作）的序列 每個(gè)微操作對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)編碼為微指令微指令存儲(chǔ)在控制存儲(chǔ)

52、器中 取出對(duì)應(yīng)的微指令就產(chǎn)生該微操作對(duì)應(yīng)的控制信號(hào) 因此，一條指令的執(zhí)行過程就轉(zhuǎn)化為一系列的微指令的執(zhí)行過程 控制邏輯擺脫了復(fù)雜的組合邏輯電路改為存儲(chǔ)控制器和存儲(chǔ)在其中的微指令實(shí)現(xiàn)n微程序控制微程序控制65現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用 一種具有存儲(chǔ)存儲(chǔ)（記憶）功能的 高速高速 自動(dòng)自動(dòng) 信息處理信息處理機(jī)增加地址線位數(shù)增加地址線位數(shù)（增加尋址空間）（增加尋址空間）虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)虛擬存儲(chǔ)器技術(shù)（彌補(bǔ)物理內(nèi)存（彌補(bǔ)物理內(nèi)存的不足）的不足）增加寄存器數(shù)量增加寄存器數(shù)量更高的主頻更高的主頻流水線技術(shù)流水線技術(shù)高速緩存技術(shù)高速緩存技術(shù)雙核、多核雙核、多核更加豐富和更加豐富和強(qiáng)大的指令系統(tǒng)強(qiáng)大的指令系統(tǒng)物

53、質(zhì)基礎(chǔ)：微電子技術(shù)、物質(zhì)基礎(chǔ)：微電子技術(shù)、VLSI 技術(shù)的飛速發(fā)展技術(shù)的飛速發(fā)展n計(jì)算機(jī)的本質(zhì)計(jì)算機(jī)的本質(zhì)66現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用與與8位機(jī)相比，除明顯的處理字長(zhǎng)不同外，還有下述優(yōu)點(diǎn)：位機(jī)相比，除明顯的處理字長(zhǎng)不同外，還有下述優(yōu)點(diǎn)：(1) 更多的寄存器：更多的寄存器： 可以減少可以減少CPU對(duì)存儲(chǔ)器訪問的次數(shù)，提對(duì)存儲(chǔ)器訪問的次數(shù)，提高處理速度。高處理速度。(2) 增加了存儲(chǔ)器尋址范圍：增加了存儲(chǔ)器尋址范圍： 1632位地址字允許位地址字允許CPU直接直接對(duì)幾百萬(wàn)個(gè)地址進(jìn)行尋址。對(duì)幾百萬(wàn)個(gè)地址進(jìn)行尋址。(3) 更大的指令系統(tǒng)：更大的指令系統(tǒng)： 包括包括16位乘法及除法指令，塊移動(dòng)指位乘

54、法及除法指令，塊移動(dòng)指令等，簡(jiǎn)化了編程，從而加快了軟件的開發(fā)。令等，簡(jiǎn)化了編程，從而加快了軟件的開發(fā)。n16/32位微型計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)位微型計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)67現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用(4) 更高的速度：更高的速度： 采用了新型的半導(dǎo)體技術(shù)，時(shí)鐘頻率可以從過采用了新型的半導(dǎo)體技術(shù)，時(shí)鐘頻率可以從過去去8MHz提高到提高到33MHz至至1GHz，因此加快了微處理器的運(yùn)算速度，因此加快了微處理器的運(yùn)算速度。(5) 新的結(jié)構(gòu)：新的結(jié)構(gòu)： 微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部組織管理采用微程序控制及流微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)部組織管理采用微程序控制及流水線技術(shù)，加快了取指周期和訪問存儲(chǔ)器操作。在某些情況下運(yùn)水線技術(shù)，加快了取指周期和

55、訪問存儲(chǔ)器操作。在某些情況下運(yùn)行的速度，達(dá)到數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。行的速度，達(dá)到數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。(6) 存儲(chǔ)器管理的改進(jìn)：存儲(chǔ)器管理的改進(jìn)： 在硬件上增添高速緩沖存儲(chǔ)器，而在軟在硬件上增添高速緩沖存儲(chǔ)器，而在軟件上采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，使微型計(jì)算機(jī)中執(zhí)行最慢的存儲(chǔ)器存取件上采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，使微型計(jì)算機(jī)中執(zhí)行最慢的存儲(chǔ)器存取速度得到很大的提高；也使微型計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器在不擴(kuò)大容量速度得到很大的提高；也使微型計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器在不擴(kuò)大容量的情況下達(dá)到成倍的增加。的情況下達(dá)到成倍的增加。68現(xiàn)代技術(shù)在微型計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用n 流水線技術(shù)是一種同時(shí)進(jìn)行若干操作的并行處理方式。流水線技術(shù)是一種同時(shí)進(jìn)行若干操作的并行處理方式。n 它把取操作和執(zhí)行操作重疊進(jìn)行，在執(zhí)行一條指令的同它把取操作和執(zhí)行操作重疊進(jìn)行，在執(zhí)行一條指令的同時(shí)，又取另一條或若干條指令。時(shí)，又取另一條或若干條指令。n 程序中的指令仍是