《cpu及cpu寄存器》PPT课件.ppt

2020 3 22 3 5CPU与CPU寄存器 3 5 1本单元的目标 1 明白CPU的工作原理2 知道CPU包含那些寄存器3 掌握每个寄存器的功能及访问方式4 了解与各个寄存器相关的一些指令 3 5 2CPU组成部分 CPUControl控制单元 调度中心 ALU运算单元 加工车间 CPURegisterCPU寄存器 仓库 3 5 3CPU的工作原理 炒饭 一盘扬州炒饭是如何做出来的 3 5 3CPU的工作原理 炒饭 主料 青豆 胡萝卜 火腿 鸡蛋 米饭 最好是隔夜饭 蒜籽 葱 调料色拉油 盐 鸡精 3 5 3CPU的工作原理 炒饭 制作 1 首先将胡萝卜 火腿洗净切成小丁块状 越小越好 当然了不能切成沫状 再将辅料洗净切成沫状 将鸡蛋搅碎放入少许葱沫在内 2 将锅内放上少许色拉油加至8成热 将切好的主料 同时也放入切好的蒜沫 放入锅里炒拌 炒到可以闻到香味时 此过程只需几秒钟 再将鸡蛋放入锅内炒拌 这时需加大火候 这样鸡蛋会很松软 也不易炒糊 当鸡蛋炒至金黄色时 将其装盘 3 再放入少许色拉油加热至八成 将米饭放入锅内翻抄 此时 需将饭中加放少许食盐和鸡精 鸡精不宜放太多 否则太鲜也不好吃 当米饭炒到在锅里可以蹦起饭粒时 再将刚才炒好的主料及辅料全部返锅炒拌 直到饭粒松软不粘为起锅最佳时间 3 5 3CPU的工作原理 炒饭 做一盘扬州炒饭的大概过程 1 厨房中事先准备好了做各种菜式的各种配料 2 厨师从所有的配料中选择炒饭需要的配料 3 厨师把挑选的配料按照一定的时间顺序放到锅里 然后厨师利用他高超的厨艺炒出美味的炒饭 4 厨师把做好的炒饭装在盘中 3 5 3CPU的工作原理 工厂加工 工厂的加工过程1 准备好加工产品的各种原材料 2 物资调配部分对各种原材料进行调度分配 把它们送到生产线 3 生产线对各种原材料进行加工 生产出成品 4 生产出来的成品被送到仓库中存储 3 5 3CPU的工作原理 CPU的工作原理 1 单片机运行后 CPU控制单元从存储器中提取指令 2 控制单元把指令送到逻辑算术运算单元中 3 逻辑算术运算单元对这些指令进行处理 得到相应的数据 4 控制单元再把运算单元处理后的数据存储到存储器中 3 5 3CPU的工作原理 2 3 CPU如何处理2 3 3 5 4 1CPU内部寄存器 五个内部寄存器A H X SP PC CCR 3 5 4 1CPU内部寄存器 A 累加器A Accumulator 8位寄存器作用大 被访问的频率高主要作用 存放CPU的操作数保存运算的结果 3 5 4 1A作用1 存放操作数 有些直接操作累加器A的单目指令 或者一些不是直接操作累加器A的双目指令 需要把操作数先存放在A中 例1 单目指令LDA 00000011 A 00000011LSLA A 00000110例2 双目指令LDA 1T A 1TADD 2T A 3T 实例程序 cpu demo 累加器A 3 5 4 1A作用2 保存结果 累加器A还可以保存计算的结果例3 加法中保存结果LDA 1T A 1TADD 2T A 3T例4 乘法中保存乘积的低八位 高八位存在X中 LDX 2TLDA 3T A 3TMUL A 6T 实例程序 cpu demo 累加器A 3 5 4 1与A有关的常用指令 CLRALDASTA ADDSUBMULINCADECACMP 3 5 4 2CPU内部寄存器 变址寄存器 变址寄存器 Indexregister 由H和X两个8位寄存器构成的16位寄存器 标志为H X H为高八位 X为低八位 主要作用 H X用于64KB存储空间寻址暂存数据和计算结果 3 5 4 2存储空间寻址 例5 变址寻址CLR 8F 8F 0LDHX 008F X 8FLDA X A 8F 实例程序 cpu demo 变址寄存器 3 5 4 2存放计算结果 例6 8位乘法运算中存放结果的高8位已知 31 6 126LDX 31 X 31LDA 06MUL X 01 实例程序 cpu demo 变址寄存器 3 5 4 2与H X相关的常用指令 CLRXCLRHLDXSTXLDHXSTHXTAXTXATXS INCXDECXAIXMULCPXCPHXTSTX 3 5 4 3CPU内部寄存器 PC 程序计数器 ProgramPointer 16位寄存器 指向存放下一个指令或预取操作数的地址 指令码或操作数预取后 PC地址会自动增量指向下一个 先取后增 复位后 自动装入 FFFE 高位 和 FFFF 低位 中的值作为程序入口 即 FFFE和 FFFF存放的为地址 非操作码 运行实际的程序 看PC如何变化 3 5 4 4CPU内部寄存器 CCR 条件码寄存器 ConditionCodeRegister 8位寄存器 5个状态位 1个中断屏蔽位 两个未用置1 实例cpu demo 条件码寄存器CCR 演示各个状态的变化 3 5 4 4CCR中各位状态的改变1 在AC16中 复位时 禁止中断 I 1 CCR的初始状态为 V 0 H 0 I 1 N 0 Z 0 C 0LDA 80 V 0 H 0 I 1 N 1 Z 0 C 0 装入一个负数 N 1NEGA V 1 H 0 I 1 N 1 Z 0 C 1 0 A 0 128 128 一个8位的有符号数所能表示的范围 128 127 128超出能表示的范围 故溢出 V 1CLRA V 0 H 0 I 1 N 0 Z 1 C 1 将累加器中的值清零 故Z 1 条件码寄存器中各位的状态会受到多种指令操作的影响 3 5 4 4CCR中各位状态的改变2 LDA 00001000 V 0 H 0 I 1 N 0 Z 0 C 1ADD 00001001 V 0 H 1 I 1 N 0 Z 0 C 0 00001000 00001001 00010001 3位向4位进位 故H 1CLI V 0 H 1 I 0 N 0 Z 0 C 0 开中断 不再禁止中断 故I 0LDA 3TSUB 4T V 0 H 1 I 0 N 1 Z 0 C 1 3 4 1 结果为负数 且有借位 故N 1 C 1 3 5 4 4利用CCR中的标志进行跳转 预备知识 逻辑左移指令LSLA 0 A C 3 5 4 4利用CCR中的标志进行跳转 程序中也往往会根据各个状态位的状态作出适当的跳转 例7 LDA 01000010 A 01000000LSLA 把A中的值左移1位 移出的值放在标 志C中 移位后 A 10000100 C 0BCSC High 如果C 1 则转到标志C High 所在的位置C Low MOV 0T VarLSLA 移位后 A 000001000 C 1BCSC HighBRAC Low 转移到标志C Low所在的位置C High MOV 1T Var 3 5 4 4利用CCR中的标志进行跳转 程序中也往往会根据各个状态位的状态作出适当的跳转 例7 LDA 01000010LSLABCSC HighC Low MOV 0T VarLSLABCSC HighBRAC LowC High MOV 1T Var LDA LSLA LSLA C 1 C 1 3 5 4 4直接操作CCR的指令 TPATA