第四讲教学计算机的微程序控制器.ppt

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,0412,78BD,2091,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,A480,9CFB,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：8000401ADDr0,r1;加法指令8012090MOVr9,r0;传送指令3409MOV807,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A480IN80;读串行口数据到R0低8位9CFBJRC,800;若C为1转移到800,否则顺序执行AC00RET;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,0412,78BD,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,AC00,3041,800,807,800,801,0401,0401,4275,4275,ARPC,读内存，IR读出内容,R0R0+R1,PCPC+1,+,ADDR0,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,0412,78BD,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,AC00,4725,801,807,801,802,2090,2090,4275,4275,ARPC,读内存，IR读出内容,R9R0+0,PCPC+1,0,+,MOVR9,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,0401,78BD,2090,CZVS,接口,.,PC,AR,IR,数据总线,地址总线,ALU,乘商寄存器,6688,1234,R94275,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,AC00,3041,802,807,802,0807,3409,803,803,0807,804,78BD,0,4725,ARPC，PCPC+1,读内存，IR读出内容,读内存，AR读出内容,ARPC，PCPC+1,写内存,数据总线R9+0,4725,+,MOV807,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,0412,78BD,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,AC00,3041,804,807,804,805,A080,A080,A,ARPC,读内存，IR读出内容,读设备，R0读出内容,PCPC+1,80,ARI/Oport,IN80,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,0412,78BD,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,805,807,805,806,98FE,98FB,IP，ARPC,若C=1,则PCIP+offset,读内存，IR读出内容,PCPC+1,否则顺序执行,805,800,806,JRC,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,0412,78BD,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,806,807,806,FF0,AC00,IP，ARPC,读内存，IR读出内容,PCPC+1,读内存,PCMEM,807,RET,ARSP,FF0,FF1,SPSP+1,A00,堆栈FF0单元存A00,AC00,读取指令ARPC（注）读主存，IR读出内容PCPC+1由操作码找微地址，读控存执行指令ALUR0ALUR1执行+R0ALU，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ADDR0，R1,寄存器内容传送指令MOVR9，R0,读取指令ARPC（注）读主存，IR读出内容PCPC+1由操作码找微地址，读控存执行指令ALU0ALUR0执行+R9ALU结束，判中断,写寄存器内容到主存MOV807，R9,读取指令ARPC读主存，IR读出内容PCPC+1由操作码找微地址,读控存执行指令ARPC，PCPC+1读主存，AR读出内容写主存,总线ALU，ALU0,ALUR9，+结束，判中断,（地址807存在指令的第二个字中）,（注）,输入指令IN80,读取指令ARPC（注）读主存，IR读出内容PCPC+1由操作码找微地址,读控存执行指令ARI/OPort读外设，ALU读出数据ALU0执行+R0ALU结束，判中断,相对转移指令JRC,800,读取指令ARPC（注）读主存，IR读出内容PCPC+1由操作码找微地址,读控存执行指令若c=1则：ALUIPALUoffset（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ARPC读主存，IR读出内容PCPC+1由操作码找微地址,读控存执行指令ARSPSPSP+1读主存,PC读出内容结束，判中断,PC0,ARPC,PCPC+1IR(AR),/MAP,寄存器之间运算与传送,AR地址,AR地址,读写内存,ARPC,AR地址判转移条件,读写内存/IOPC地址,读写内存PC地址,读、写内存PC地址,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