《计算机组成原理》 课件 第6章 计算机执行程序的过程

第6章计算机执行程序的过程6.1 样例程序6.2第1条指令的执行过程6.3 第2条指令的执行过程6.4第3条指令的执行过程6.5第4条指令的执行过程6.6 第5条指令的执行过程6.7第6条指令的执行过程几点说明Load

指令：装载寄存器指令把一个数据送入指定的寄存器，这个值可以是立即数，也可以是来自存储器的某单元。Store指令：存储指令把指定寄存器中的数据存入存储器的某个单元。Add指令：加法指令把两个寄存器中的数据相加，并把结果存到指定的寄存器。6.1样例程序6.1样例程序样例程序Jump指令：跳传指令跳转到新的地址去执行指令[Rx]：寄存器Rx的内容。MEM[y]：存储器中地址为y的存储单元的内容。→：传送样例程序样例程序第1条：LoadR1，200(R0)//MEM[[R0]+200]→R1第2条：LoadR2，#4//4→R2。

“4”这个值放在指令中，称为立即数。第3条：AddR3，R1，R2//[R1]+[R2]→R3第4条：StoreR3，200(R2)//[R3]→MEM[[R2]+200]第5条：StoreR2，@(208)//[R2]→MEM[MEM[208]]，@表示间接寻址。第6条：Jump1000//1000→PC指令：LoadR1，200（R0）指令地址：即指令在内存中的地址，为64。功能：MEM[[R0]+200]→R1即用[R0]+200作为地址访问存储器，将读出的内容送给R1。假设已经把程序计数器PC的内容设置为64。说明：6.2第1条指令的执行过程第1条指令的执行过程第1步：取指令[PC]→AR。将PC的内容（64）传送到内存的地址寄存器AR。如图1中的粗线所示。从存储器读出第一条指令，放到数据寄存器DR。如图2中的粗线所示。把该指令从DR送到指令寄存器IR。如图3中的粗线所示。分步操作：第1条指令的执行过程图1第1条指令的执行过程图2第1条指令的执行过程图3第1条指令的执行过程第2步指令译码器进行译码，控制器结合时钟脉冲信号CP和时序信号产生器所生成的节拍信号，产生执行该指令所需要的微操作控制信号。注意，这些信号被分配到下面的各操作步聚中如图4中的粗线所示第1条指令的执行过程图4第1条指令的执行过程第3步：执行指令计算访存地址：[R0]+200→AR具体操作：[R0]→ALU//把寄存器R0中的内容（为0）送给ALU。如图5中的①所示。IR中的操作数“200”→ALU。如图6中的②所示。ALU进行加法运算。结果传送给AR，

即：[ALU]→AR。如图7中的③所示。第1条指令的执行过程图5第1条指令的执行过程图6第1条指令的执行过程图7第1条指令的执行过程从存储器读出数据，送入寄存器R1。具体操作：从存储器中地址为200的存储单元读出数据50，放到DR。如图8中的①所示。DR→R1。把DR中的50送入R1。如图9中的②所示。第4步：把PC中的地址加4，指向下一条指令。为执行下一条指令做好准备。如图10中所示。第1条指令的执行过程图8第1条指令的执行过程图9第1条指令的执行过程图10指令：

LoadR2，#4指令地址：68功能：把指令中的立即数4传送给R2说明：6.3第2条指令的执行过程第2条指令的执行过程第1步：取指令类似于上一条指令，只是PC的值为68。操作步骤如图11中的所示。分解步骤：第2条指令的执行过程图11第2条指令的执行过程第2步：指令译码控制器产生微操作控制信号，类似于第一条指令。第3步：执行指令将IR中的4传送到R2。如图12中的所示。第4步：同上一条指令。操作后PC的值为72。第2条指令的执行过程图12指令：AddR3，R1，R2指令地址：72。功能：[R1]+[R2]→R3把R1中的内容和R2中的内容相加，结果存入R3。说明：6.4第3条指令的执行过程第3条指令的执行过程第1步：取指令操作步骤如图13中的所示。第2步：指令译码类似于第一条指令。第3步：执行指令把R1和R2中的数据送往ALU的两个入口端，ALU做加法运算。如图14中的①所示。把ALU出口端的结果存入R3。如图15中的②所示。第4步：同第1条指令。操作后PC的值为76。分解步骤：第3条指令的执行过程图13第3条指令的执行过程图14第3条指令的执行过程图15指令：StoreR3，200(R2)功能：[R3]→MEM[[R2]+200]把R3中的内容存入内存中地址为[R2]+200的存储单元。说明：6.5第4条指令的执行过程第4条指令的执行过程第1步：取指令操作步骤如图16中的所示第2步：指令译码类似于第一条指令。分解步骤：第4条指令的执行过程图16第4条指令的执行过程第3步：执行指令计算访存地址：[R2]+200→AR。如图17中所示。具体操作：

[R2]→ALU//把寄存器R0中的内容（为4）送给ALU。IR中的操作数“200”→ALU。ALU的加法运算，[ALU]→AR//ALU的运算结果（204）送给AR。[R3]→DR。即把R3的内容送DR。如图18中所示。第4条指令的执行过程图17第4条指令的执行过程图18第4条指令的执行过程[DR]→MEM[AR]。把数据写入存储器如图19中所示向存储器发写入命令。存储器将把DR中的数据写入存储器中以[AR]为地址的存储单元。第4步：第一条指令。操作后PC的值为80第4条指令的执行过程图19指令：StoreR2，@（208）功能：[R2]→MEM[MEM[208]]指令中@（208）表示间接寻址把MEM[208]（即存储器中地址为208的存储单元的内容）作为访存地址。该指令把R2中的内容存入存储器中地址为MEM[208]的单元中。说明：6.6第5条指令的执行过程第5条指令的执行过程第1步：取指令操作步骤如图20中的所示第2步：指令译码类似于第一条指令。分解步骤：第5条指令的执行过程图20第5条指令的执行过程第3步：执行指令访问存储器，MEM[208]→DR具体操作：（如图21中所示）208→AR即把指令中的立即数208送入AR。向存储器发出读命令，存储器将地址为208的单元中的内容（为212）读出，送入DR。[DR]→AR把DR中的内容送入AR，作为下一步的访存地址。如图22中所示。第4条指令的执行过程图21第5条指令的执行过程图22第5条指令的执行过程[R2]→DR即把R2中的数据送入DR。如图23中所示。向存储器发出写命令。存储器把DR中的内容（4）写入地址为212的存储单元中。如图24中所示。第4步：同第1条指令。操作后PC的值为84。第5条指令的执行过程图23图24指令：Jump1000功能：让计算机跳转到地址为1000的地方，从那儿继续往下