教学计算机的微程序控制器.ppt

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1、指令执行步骤概述,划分与设计指令执行步骤，是控制器部件重要的教学内容，这一设计要依据指令的格式和功能、控制器部件的组成、被控制对象运行方式以及它们彼此之间的连接关系等多个方面的实际情况共同决定，就是说，它解决的是信息随着时间在这些部件之间的流动关系，与指令系统、计算机整机和它的各个部件都有关系，因此也就比较难以全面理解与掌握。,下面分成两个步骤，从3个角度来介绍上述内容。1.准备性知识:指令执行步骤简介:教学计算机组成框图。2.典型指令执行步骤介绍：（1）指令执行步骤与信息流动的时间空间对应关系；（2）指令执行步骤简单的文字描述；（3）教学计算机的典型指令执行步骤，和每一步骤中对各个部件的控制

2、作用。,每条指令的执行步骤,读取指令指令地址(在程序计数器PC中)送入主存地址寄存器读主存，读出内容送入指令寄存器 IR分析指令按指令规定内容执行指令 不同指令的操作步骤数，和具体操作内容差异很大,检查有无中断请求若有，则响应中断并转中断处理若无，则转入下一条指令的执行过程,R_R类型指令读写内存类型指令输入输出类型指令其他类型指令,可能执行 一次或多次 可以复合,是一次读内存操作,公共操作,公共操作,是每一条指令的特定操作,程序计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入设备,输出设备,主存储器,控制总线,0 412,78BD,2091,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总

3、线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,9CFB,AC00,800,807,3041,四、教学计算机的微程序控制器（1）指令执行步骤与信息流动图示部分,典型指令的执行过程举例：800 0401 ADD r0,r1;加法指令801 2090 MOV r9,r0;传送指令 3409 MOV 807,r9;写内存指令,这是一条双字指令,0807;第二个字中的 807 是直接地址 A480 IN 80;读串行口数据到R0低8位 9

4、CFB JR C,800;若C为1转移到800,否则顺序执行 AC00 RET;子程序返回指令 其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性，属于同一组的指令的执行步骤非常类似。,程序 计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入/出设备,主存储器,控制总线,0 412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,3041,800,

5、807,800,801,0401,0401,4275,42 75,AR PC,读内存，IR读出内容,R0 R0+R1,PC PC+1,+,ADD R0,R1,程序 计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入/出设备,主存储器,控制总线,0 412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,4725,801,807,801,802,

6、2090,2090,4275,4275,AR PC,读内存，IR 读出内容,R9 R0+0,PC PC+1,0,+,MOV R9,R0,程序计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入设备,主存储器,控制总线,0 401,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9 4275,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,3041,802,807,802,0807,3409,803

7、,803,0807,804,78BD,0,4725,ARPC，PC PC+1,读内存，IR读出内容,读内存，AR读出内容,ARPC，PC PC+1,写内存,数据总线R9+0,4725,+,MOV 807,R9,程序 计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入/出设备,主存储器,控制总线,0 412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,98FB,

8、AC00,3041,804,807,804,805,A080,A080,A,ARPC,读内存，IR读出内容,读设备，R0读出内容,PC PC+1,80,ARI/O port,IN 80,程 序计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入/出设备,主存储器,控制总线,0 412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,A,805,8

9、07,805,806,98FE,98FB,IP，ARPC,若C=1,则 PCIP+offset,读内存，IR 读出内容,PC PC+1,否则 顺序执行,805,800,806,JR C,800,程序 计数器,运算器,控制器,控制 存储器,用于运算器,输入/出设备,控制总线,0 412,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R9,操作数地址,操作码,寄存器组,映射,地址寄存器,指令寄存器,微程序定序器,主振 脉冲,微指令寄存器,下地址字段内容,800,3409,0807,A480,98FB,AC00,A,806,80

10、7,806,FF0,AC00,IP，ARPC,读内存，IR 读出内容,PC PC+1,读内存,PCMEM,807,RET,ARSP,FF0,FF1,SP SP+1,A00,堆栈FF0单元存A00,AC00,读取指令 AR PC（注）读主存，IR 读出内容 PC PC+1 由操作码找微地址，读控存执行指令 ALU R0 ALU R1 执行+R0 ALU，记忆结果特征结束，判中断,(2)指令执行步骤简单的文字描述加法指令 ADD R0，R1,寄存器内容传送指令MOV R9，R0,读取指令 AR PC（注）读主存，IR 读出内容 PC PC+1 由操作码找微地址，读控存执行指令 ALU 0 ALU

11、R0 执行+R9 ALU结束，判中断,写寄存器内容到主存MOV 807，R9,读取指令 AR PC 读主存，IR 读出内容 PC PC+1 由操作码找微地址,读控存执行指令 AR PC，PC PC+1 读主存，AR 读出内容 写主存,总线 ALU，ALU 0,ALU R9，+结束，判中断,（地址 807 存在指令的第二个字中）,（注）,输入指令 IN 80,读取指令 AR PC（注）读主存，IR 读出内容 PC PC+1 由操作码找微地址,读控存执行指令 AR I/O Port 读外设，ALU 读出数据 ALU 0 执行+R0 ALU结束，判中断,相对转移指令 JR C,800,读取指令 AR

12、 PC（注）读主存，IR 读出内容 PC PC+1 由操作码找微地址,读控存执行指令 若 c=1 则：ALU IP ALU offset（IR低字节）二者相加，结果送PC 否则，顺序执行结束，判中断,子程序返回指令 RET,读取指令 AR PC 读主存，IR 读出内容 PC PC+1 由操作码找微地址,读控存执行指令 AR SP SP SP+1 读主存,PC读出内容 结束，判中断,PC 0,AR PC,PCPC+1 IR(AR),/MAP,寄存器之间运算与传送,AR地址,AR地址,读写内存,AR PC,AR 地址 判转移条件,读写内存/IO PC 地址,读写内存 PC地址,读、写内存 PC地址

13、,读、写内存 PC地址,指令执行流程图,TEC-2 教学机系统的组成,计算机终端,PC机,微程序控制器,运算器,主存储器,按键 开关 指示灯,二路 串行接口,扩展实验卡,（内存扩展，中断）,TEC-2000 教学机系统的组成,计算机终端,PC机,微程序/硬布线控制器,运算器(8/16 位),主存储器（8/16位）,按键 室开关 指示灯,串行接口,中断实验 接口实验内存扩展实验,电 源+5V,微程序控制器部件56位的微指令字长，微下地址字段16位，控制命令字段40位，7 片 28C64 组成控存。1 片 28C65，从指令操 作码产生微地址，1 片 374 存 8 位下地址，1 片 273 存 8 位条件码，1 片377存8位现微地址。1 片Am2910给出下一条 微指令地址，1 片GAL 按判断条件产 生微指令转移信号/CC；5 片GAL用作为 5 片 8位 的 D 触发器的寄存器，2 片GAL 实现两个4 位的 2 选 1 芯片功能。8 或 16位的指令寄存器。,