《cpu及cpu寄存器》PPT课件.ppt

1、2020/9/8,3.5 CPU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,3.5.2 CPU组成部分,CPU Control 控制单元（调度中心）,ALU 运算单元（加工车间）,CPU Register CPU寄存器（仓库）,3.5.3 CPU的工作原理炒饭,一盘扬州炒饭是如何做出来的？,3.5.3 CPU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 ；,3.5.3 CPU的工作原理炒饭,制作： 1、首先将

2、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。,3.5.3 CPU的工作原理炒饭,

3、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。,3.5.3 CPU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。,3.5.3 CPU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

4、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。,3.5.3 CPU的工作原理：23,CPU如何处理23？,3.5.4.1 CPU内部寄存器,五个内部寄存器 A、H：X 、SP、PC、CCR,3.5.4.1 CPU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,3.5.4.1 A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 #%

5、00000011 ;(A)=#% 00000011 LSLA ;(A)=#%00000110 例2：双目指令 LDA #1T ;(A)=#1T ADD #2T ;(A)=#3T,实例程序：cpu_demo_累加器A,3.5.4.1 A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)=#1T ADD #2T ;(A)=#3T 例4：乘法中保存乘积的低八位(高八位存在X中) LDX #2T LDA #3T ;(A)=#3T MUL ;(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,CLRA LDA STA,AD

6、D SUB MUL INCA DECA CMP,3.5.4.2 CPU内部寄存器:变址寄存器,变址寄存器（Index register）：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)=0 LDHX #$008F ;(X)=#$8F LDA ,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 = $126 LDX

7、#$31;(X)=#$31 LDA #$06 MUL;(X)=#$01,实例程序：cpu_demo_变址寄存器,3.5.4.2 与H:X相关的常用指令,CLRX CLRH LDX STX LDHX STHX TAX TXA TXS,INCX DECX AIX MUL CPX CPHX TSTX,3.5.4.3 CPU内部寄存器:PC,程序计数器（Program Pointer）：16位寄存器，指向存放下一个指令或预取操作数的地址,指令码或操作数预取后，PC地址会自动增量指向下一个。“先取后增”。,复位后，自动装入$FFFE（高位）和$FFFF（低位）中的值作为程序入口，即$FFFE和$FFFF

8、存放的为地址，非操作码。,运行实际的程序，看PC如何变化,3.5.4.4 CPU内部寄存器:CCR,条件码寄存器（Condition Code Register）：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,3.5.4.4 CCR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=0 LDA #$80 ;V=0,H=0,I=1,N=1,Z=0,C=0 ;装入一个负数,N=1 NEGA ;V=1,H=0,I=1,N=1,Z=0,C=1 ;0-(A

9、)=0-(-128)=128,一个8位的有符号数所能表示的范围:-128127,128超出能表示的范围,故溢出,V=1 CLRA ;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。,3.5.4.4 CCR中各位状态的改变2,LDA #%00001000 ;V=0,H=0,I=1,N=0,Z=0,C=1 ADD #%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=1 CLI ;V=0,H=1,I=

10、0,N=0,Z=0,C=0 ;开中断,不再禁止中断,故I=0 LDA #3T SUB #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)#%01000000 LSLA ;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=0 BCS C_High ;如果C=1,则

11、转到标志C_High ;所在的位置 C_Low: MOV #0T, Var LSLA ;移位后(A)=#%000001000,C=1 BCS C_High BRA C_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 #%01000010 LSLA BCS C_High C_Low: MOV #0T,Var LSLA BCS C_High BRA C_Low C_High: MOV #1T,Var,LDA,LSLA,LSLA,C=1?,C=1?,3.5.4.4 直接操作CCR的指