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微程序控制器.ppt

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1,微程序控制器的组成,微程序控制器的组成框图,,2,微程序控制器的基本工作原理,一条机器指令由一段微程序来解释实现 。 微程序控制的计算机工作过程:,开机 上电,产生 Reset 信号,置PC为第一条指令的地址,置μAR为取指令 微程序段的入口地址,取指令,分析指令,执行指令,执行取指令 微程序段,产生该指令的微程序入口地址,执行该指令的微程序段,3,模型机微程序设计,(一)模型机微程序设计的步骤 (二)微程序流程图的编写 (三)微地址及下址字段的分配 (四)微指令代码的编写,4,(一)模型机微程序设计的步骤,模型机微程序设计的步骤: 设计指令的功能、格式(包括指令码)及寻址方式 设计实验模型机的结构和数据通路; 在以上的基础上,编写微程序流程图 根据指令码和转移方式J1#~J5#,分配微地址及下址字段 根据微指令格式,编写微指令代码;,5,(二) 微程序流程图的编写,1. 机器指令的功能由微程序完成,一条机器指令对应着一段微程序。每条指令的微程序都包含三部分: 取指令微程序段 根据操作码散转至微程序入口的微指令 该机器指令的独立微程序段 每一条指令的前两部分都相同,称作公操作,不同的是第三部分的独立微程序段,取决于该机器指令的寻址方式和功能,用于实现的指令规定的特殊功能。 例如:取指令及散转的公共微程序段为: PC→AR,PC+1 RAM→IR J1#散转至微程序入口。,6,2. 每条微指令可以实现: 总线上的一个数据传送:例如PC→AR 进行运算器的一个运算:例如DA1+DA2→DR 启动存储器的一个读/写:例如RAM→DR。 按照每条微指令的功能,可以将各种操作归纳为几种: 通用寄存器之间的传送操作 存储器访问操作 运算器的运算操作 输入/输出操作 。。。。。。,(二) 微程序流程图的编写(续1),7,1)通用寄存器之间的传送操作,通过源寄存器内容送总线,而目的寄存器从总线上接收数据来实现。 例如: 指令MOV DR,SR :功能为将源寄存器SR的内容送目的寄存器DR。 其微程序段为一条微指令: SR→DR。,8,2)存储器访问操作,读访问操作:通过以下步骤实现: 送存储器地址到总线,并打入地址寄存器AR;(存储器地址来源可能有多种,因此这个步骤可能需要1~n条微指令完成) 启动存储器读操作,并将读出的数据从总线上接收至目的部件。 例如,指令MOV DR , @SR :功能为将源寄存器SR所指示的存储器地址单元的内容送目的寄存器DR,即源操作数是寄存器间接寻址。微程序段为: SR→AR RAM→DR 取指令也是一种典型的存储器读访问操作。,9,2)存储器访问操作,例如:MOV DR, [ADDR]功能:将地址为ADDR的存储单元的内容读出,送目的寄存器DR。其微程序段: PC→AR, PC+1注:取指令后,PC已加1,所以这条微指令在执行时,PC已经指向指令的第二个字ADDR。执行完这条微指令后,PC又指向下一条指令的地址 RAM →AR; 寻址到操作数所在存储单元 RAM →DR;读出ADDR单元数据,送往DR,10,2)存储器访问操作,写访问操作:通过以下步骤实现: 送存储单元地址到总线,并打入地址寄存器AR; 送数据到总线,启动存储器写操作。 例如,指令MOV @DR,SR:功能为将源寄存器SR的内容写至目的寄存器DR所指示的存储器地址单元,即目的操作数是寄存器间接寻址。其微程序段为以下两条: DR→AR SR→RAM,11,2)存储器访问操作,写访问操作:通过以下步骤实现: 送存储单元地址到总线,并打入地址寄存器AR; 送数据到总线,启动存储器写操作。 例如,指令MOV [ADDR],SR分析:a) 指令功能b) 寻址方式c) 执行这条指令的微程序段,PC→AR, PC+1RAM → ARSR → RAM,12,3) 运算器的运算操作,运算器的运算操作:通过以下步骤实现 送第一个数据到暂存器DA1(或者DA2); 送第二个数据到暂存器DA2(或者DA1); 选择ALU运算功能并进行运算,结果送目的部件; 例如,指令ADD SR,DR,功能为将源寄存器SR的内容与目的寄存器DR的内容相加,并送DR。其微程序段为三条微指令: SR→DA1 DR→DA2。 DA1+DA2→DR。,13,3) 运算器的运算操作,练习: 请分析下面指令的功能,并写出它的微程序流程图(取指令、译码部分不用写):DEC R0ADD DR, [ADDR]如果改为: ADD [ADDR], SR? 思考:LDA DR,[SI+20H],14,4) 输入/输出操作,输入操作:从输入设备的端口输入一个数据,通过以下步骤实现 将端口地址送地址总线,并打入AR; 启动输入端口读操作,并将读入数据通过总线送目的部件; 例如,指令IN DR,[POR
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