計算機組成原理第十講組合邏輯控制器

計算機組成原理第十講組合邏輯控制器第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(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個觸發(fā)器分別作為各周期狀態(tài)標(biāo)志1工作周期開始0工作周期結(jié)束第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(tǒng)工作周期在整個指令周期中，任何時候必須、且只能有一個工作周期狀態(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，按照操作碼和尋址方式（R和非R尋址）轉(zhuǎn)相應(yīng)工作周期公操作第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(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、運算、取轉(zhuǎn)移地址送入PC、返回地址壓棧保存)第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(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)中斷請求后，到執(zhí)行中斷服務(wù)程序前關(guān)中斷保存斷點和PSW轉(zhuǎn)服務(wù)程序入口由軟件完成第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(tǒng)工作周期DMA周期DMATDMAT指CPU響應(yīng)DMA請求后，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第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(tǒng)時鐘周期（節(jié)拍）Ｔ時鐘周期時間：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寫入的操作模型機以訪存時間作為一步操作時間一個總線周期等于一個時鐘周期，可根據(jù)需要擴展第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(tǒng)時鐘周期（節(jié)拍）Ｔ時鐘周期數(shù)一個工作周期中的時鐘周期數(shù)可變每個工作周期第一拍T=0，每開始一個新節(jié)拍T計數(shù)，工作周期結(jié)束時T清0。用計數(shù)器T控制節(jié)拍數(shù)將計數(shù)值譯碼，可產(chǎn)生節(jié)拍電位(T0T1T2…)。第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序系統(tǒng)工作脈沖Ｐ每個時鐘結(jié)束時設(shè)置一個脈沖。1μSTP打入寄存器進行時序轉(zhuǎn)換（周期狀態(tài)設(shè)置/清除時鐘T計數(shù)/清除）第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五

FT雙單轉(zhuǎn)SR

STDR

DT

ET

DMATDMA請求？中斷請求？

ITSRDRYNYN控制流程（工作周期轉(zhuǎn)換）第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五指令流程圖與操作時間表擬定指令流程：確定各工作周期中每拍完成的具體操作（寄存器傳送級）列操作時間表：列出每一步操作所需的微命令及產(chǎn)生條件取指周期進入FT的方式和條件初始化時置入FT

程序運行時同步打入FT第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五取指周期指令流程圖與操作時間表FTSRDCQQ總清11FTCPFT(P)1FT=ET(1DMAT1IT)DMAT(1DMAT1IT)+IT+第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五取指周期指令流程指令流程圖與操作時間表FT0：PC+1PCMIRPCMAR在ET注：第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五操作時間表指令流程圖與操作時間表1STFT0：電位型微命令脈沖型微命令MIREMAR,R,SIRPC+1

PCPCACPPC1DT1ET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)束時發(fā)CPT；工作周期結(jié)束時，5個時序打入命令都發(fā)。第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五時序關(guān)系FT0：EMARPCAS3DMS2S1S0MC01STCPPCCPFT(P)CPST(P)CPDT(P)CPET(P)T+1FT0：1FTCPT(P)第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五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第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五MOV指令流程圖指令流程圖與操作時間表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第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五形地取源操作數(shù)，暫存于C，需5步。PC+1

PCST0：PCMARDT1：MMDR

CDT0：CMDR源數(shù)ET0：C+R0

MARET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC例3：MOVX(R1),X(R0)；FT0：MIRMMDR

CST1：ST2：ST3：ST4：PCMARMMDR

D形地PC+1

PCDT2：DT3：D+R1

MAR目的地址取目的地址，暫存于MAR，需4步。源數(shù)送存儲器，需3步。第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五FT0：MIR操作時間表例：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)第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五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)第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五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指令相同第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五雙操作數(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形式地址第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五DT2：PC+1PCDT3：D+R1MARDT4：MMDRD目的數(shù)ET0：C+DMDRET1：MDRMET2：PCMAR指令流程圖與操作時間表第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五單操作數(shù)指令指令流程圖與操作時間表FT0：MIR，例：COM-(R0)；DT0：R0-1R0、MARDT1：MMDRDET0：ET1：MDRMET2：PCMARPC+1PCDMDR第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五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)指令相同第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)移JMP/返回指令RST指令流程圖與操作時間表無條件轉(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）第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五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第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五FT0：MIR，例1：JMPR0；SP+1SP、MARMMDRPCET0：ET1：SPMARET2：R0PCPC+1PC例2：RST(SP)+；FT0：MIR，PC+1PCET0：、MAR例3：JMPX(PC)；FT0：MIR，PC+1PCET0：PCMARET1：MMDRC位移量ET2：PC+CPC、MAR指令流程圖與操作時間表第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)子指令JSR無條件轉(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間表R（R）（R)+（PC)+（SP)+入口在R中入口在M中入口在堆棧中第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期五指令流程圖與操作時間表SP-1SPMDRMST1：PC