微程序控制器指令执行步骤.

1、指令执行步骤概述指令执行步骤概述 划分与设计指令执行步骤，是控制器部件重要的教学内容，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

2、较难以全面理解与掌握。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，从下面分成两个步骤，从3个角度来介绍上述内容。个角度来介绍上述内容。 1. 准备性知识准备性知识: 指令执行步骤简介指令执行步骤简介:教学计算机组成框图。教学计算机组成框图。 2. 典型指令执行步骤介绍：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；）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；）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）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。对各个部件的

3、控制作用。 每条指令的执行步骤每条指令的执行步骤 读取指令读取指令 指令地址指令地址 (在程序计数器在程序计数器PC中中) 送入主存地址寄存器送入主存地址寄存器 读主存，读出内容送入指令寄存器读主存，读出内容送入指令寄存器 IR 分析指令分析指令 按指令规定内容执行指令按指令规定内容执行指令 不同指令的操作步骤数，不同指令的操作步骤数， 和具体操作内容差异很大和具体操作内容差异很大, 检查有无中断请求检查有无中断请求 若有，则响应中断并转中断处理若有，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若无，则转入下一条指令的执行过程 形成下一条指令地址形成下一条指令地址 R_R类型指令类

4、型指令 读写内存类型指令读写内存类型指令 输入输出类型指令输入输出类型指令 其他类型指令其他类型指令 可能执行可能执行 一次或多次一次或多次 可以复合可以复合 是一次读是一次读 内存操作内存操作 公共操作公共操作 公共操作公共操作 是每一条指令的特定操作是每一条指令的特定操作 程序计数器程序计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入设备输入设备 输出设备输出设备 主存储器主存储器 控制总线控制总线 0 412 78BD 20912091 C Z V S 接口接口 . PC AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器

5、6688 1234 R9 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组 映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 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）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：典型指令的执行过程举例： 800 0401 ADD r0, r1 ; 加法指令加法指令 801 2090 MOV r9, r

6、0 ; 传送指令传送指令 3409 MOV 807 , r9 ; 写内存指令 写内存指令, 这是一条双字指令这是一条双字指令, 0807 ; 第二个字中的 第二个字中的 807 是直接地是直接地 址址 A480 IN 80 ; 读串行口数据到读串行口数据到R0低低8位位 9CFB JR C, 800 ; 若 若C为为1转移到转移到800,否则顺序执行否则顺序执行 AC00 RET ; 子程序返回指令子程序返回指令 其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性，其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性， 属于属于 802 同一组的指令的执行步骤非常类似。同一组的指令的执行步骤非常类似。

7、程序程序 计数器计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入输入/出设备出设备 主存储器主存储器 控制总线控制总线 0 412 78BD 20902090 C Z V S 接口接口 . PC AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器 6688 1234 R9 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组 映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 800 3409 0807 A480 98FB

8、AC00 3041 800 807 800 801 0401 0401 4275 42 75 AR PC 读内存，读内存，IR读出内容读出内容 R0 R0 + R1 PC PC+1 + ADD R0,R1 程序程序 计数器计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入输入/出设备出设备 主存储器主存储器 控制总线控制总线 0 412 78BD 20902090 C Z V S 接口接口 . PC AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器 6688 1234 R9 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组

9、映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 800 3409 0807 A480 98FB AC00 4725 801 807 801 802 2090 2090 4275 4275 AR PC 读内存，读内存，IR 读出内容读出内容 R9 R0 + 0 PC PC+1 0 + MOV R9, R0 程序计数器程序计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入设备输入设备 主存储器主存储器 控制总线控制总线 0 401 78BD 209020

10、90 C Z V S 接口接口 . PC AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器 6688 1234 R9 4275 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组 映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 800 3409 0807 A480 98FB AC00 3041 802 807 802 0807 3409 803 803 0807 804 78BD 0 4725 ARPC， PC PC+1 读内存，读内存，IR读出内容读出

11、内容 读内存，读内存，AR读出内容读出内容 ARPC，PC PC+1 写内存写内存,数据总线数据总线R9+0 4725 + MOV 807, R9 程序程序 计数器计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入输入/出设备出设备 主存储器主存储器 控制总线控制总线 0 412 78BD 20902090 C Z V S 接口接口 . PC AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器 6688 1234 R9 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组 映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程

12、序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 800 3409 0807 A480 98FB AC00 3041 804 807 804 805 A080 A080 A ARPC 读内存，读内存，IR读出内容读出内容 读设备，读设备，R0读出内容读出内容 PC PC+1 80 ARI/O port IN 80 程程 序计数器序计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入输入/出设备出设备 主存储器主存储器 控制总线控制总线 0 412 78BD 20902090 C Z V S 接口接口 . PC

13、AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器 6688 1234 R9 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组 映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 800 3409 0807 A480 98FB AC00 A 805 807 805 806 98FE 98FB IP，ARPC 若若C=1, 则则 PCIP+offset 读内存，读内存，IR 读出内容读出内容 PC PC+1 否则否则 顺序执行顺序执行 805 800 806

14、JR C, 800 程序程序 计数器计数器 运算器运算器 控制器控制器 控制控制 存储器存储器 用于运算器用于运算器 输入输入/出设备出设备 控制总线控制总线 0 412 78BD 20902090 C Z V S 接口接口 . PC AR IR 数据总线数据总线 地址总线地址总线 ALU 乘商寄存器乘商寄存器 6688 1234 R9 操作数操作数 地址地址 操作码操作码 寄存器组寄存器组 映射映射 地址寄存器地址寄存器 指令寄存器指令寄存器 微程序微程序 定序器定序器 主振主振 脉冲脉冲 微指令寄存器微指令寄存器 下地址字段内容下地址字段内容 800 3409 0807 A480 98FB

15、 AC00 A 806 807 806 FF0 AC00 IP，ARPC 读内存，读内存，IR 读出内容读出内容 PC PC+1 读内存读内存,PCMEM 807 RET ARSP FF0 FF1 SP SP+1 A00 堆栈FF0单元存A00 AC00 读取指令读取指令 AR PC（注）（注） 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 PC PC + 1 由操作码找微地址，读控存由操作码找微地址，读控存 执行指令执行指令 ALU R0 ALU R1 执行执行 + R0 ALU，记忆结果特征，记忆结果特征 结束，判中断结束，判中断 (2) 指令执行步骤简单的文字描述指令执行步骤简单的文字描述 加

16、法指令加法指令 ADD R0， R1 形成下条指令地址形成下条指令地址 寄存器内容传送指令寄存器内容传送指令 MOV R9， R0 读取指令读取指令 AR PC（注）（注） 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 PC PC + 1 由操作码找微地址，读控存由操作码找微地址，读控存 执行指令执行指令 ALU 0 ALU R0 执行执行 + R9 ALU 结束，判中断结束，判中断 形成下条指令地址形成下条指令地址 写寄存器内容到主存写寄存器内容到主存 MOV 807 ， R9 读取指令读取指令 AR PC 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 PC PC + 1 由操作码找微地址由操作码找微地

17、址,读控存读控存 执行指令执行指令 AR PC ， PC PC+ 1 读主存，读主存，AR 读出内容读出内容 写主存写主存, 总线总线 ALU ， ALU 0 , ALU R9 ，+ 结束，判中断结束，判中断 （地址（地址 807 存在指令的第二个字中）存在指令的第二个字中） （注）（注） 形成下条指令地址形成下条指令地址 输入指令输入指令 IN 80 形成下条指令地址形成下条指令地址 读取指令读取指令 AR PC（注）（注） 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 PC PC + 1 由操作码找微地址由操作码找微地址,读控存读控存 执行指令执行指令 AR I/O Port 读外设，读外设，A

18、LU 读出数据读出数据 ALU 0 执行执行 + R0 ALU 结束，判中断结束，判中断 形成下条指令地址形成下条指令地址 相对转移指令相对转移指令 JR C, 800 读取指令读取指令 AR PC（注）（注） 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 PC PC + 1 由操作码找微地址由操作码找微地址,读控存读控存 执行指令执行指令 若若 c = 1 则：则： ALU IP ALU offset（IR低字节）低字节） 二者相加，结果送二者相加，结果送PC 否则，顺序执行否则，顺序执行 结束，判中断结束，判中断 形成下条指令地址形成下条指令地址 子程序返回指令子程序返回指令 RET 读取指令读取指令 AR PC 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 PC PC +