第2章微处理器试题.ppt

第二章 微处理器 第二章 微处理器 §2.1 微机简化模型 通过简化的微机模型,来学习计算机的基本工作原理. §2.1 微机简化模型 §2.1.1 预备知识 一、寄存器 二、算术逻辑单元 三、三态输出电路 四、总线结构 五、存储器 §2.1.1 预备知识 §2.1.1 预备知识 算术逻辑单元 算术逻辑单元(Arithmetic Logical Unit,简称ALU)，用于实现算术与逻辑运算，包括加、减、乘、除等算术运算和与、或、非、异或、同或等逻辑运算。其符号表示如下： §2.1.1 预备知识 §2.1.2 微机简化模型的组成 §2.1.2 微机简化模型的组成 1. 程序计数器PC 计数范围由0000～1111(0～F)。 每次运行之前，先复位至0000。当取出一条指令后，PC应加1。 2. 存储地址寄存器MAR 接收指令和数据地址，送至PROM去。 §2.1.2 微机简化模型的组成 3. 指令寄存器IR IR从PROM接收指令字(当LI=1，ER=1)，同时将指令字分送到控制部件CON和W总线上去。 指令字是8位的：　　　××××　　×××× 　　 　MSB　　　　LSB 左4位为最高有效位(高4位)，称为指令字段； 右4位为最低有效位(低4位)，称为地址字段。 4. 控制部件CON (1) 每次运行前，CON先发出CLR=1，使有关的部件清0。此时： 　　　　　　　PC=0000 　IR=0000　0000 (2) CON能发出同步脉冲CLK到各个部件去，使它们同步运行。 (3) 在CON中有控制矩阵CM，能根据IR送来的指令发出12位的控制字：　　CON=CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO 根据控制字中各位的置1或置0情况，计算机就能自动地按指令程序运行 §2.1.2 微机简化模型的组成 5. 累加器A 用以储存计算机运行期间的中间结果。它能接收W总线送来的数据(LA=1)，也能将数据送到W总线上去(EA=1)。它还有一个数据输出端，将数据送至ALU去进行算术运算。这个输出是双态的，即是立即地送去，而不受E门的控制。 6. 算术逻辑部件ALU 它只是一个二进制补码加法器／减法器。 当SU=0，ALU进行加法A+B；当SU=1，ALU进行减法A-B。 7. 寄存器B 将要与A相加减的数据暂存于此寄存器。它到ALU的输出也是双态的，即无E门控制。 §2.1.2 微机简化模型的组成 §2.1.2 微机简化模型的组成 9. 输出寄存器O 计算机运行结束时，累加器A中存有答案。如要输出此答案，就得送入O。此时EA=1，LO=1，则O=A。 典型的计算机具有若干个输出寄存器，称为输出接口电路。这样就可以驱动不同的外围设备，如打印机、显示器等。 10. 二进制显示器D 这是用发光二极管(LED)组成的显示器。每一个LED接到寄存器O的一位上去。当某位为高电位时，则该LED发光。因为寄存器O是8位的，所以这里也由8个LED组成显示器。 §2.1.3 模型机的运行过程 二、简化模型机的运行过程---T0（地址节拍，第1个CLK） 二、简化模型机的运行过程---T1（取指节拍，第2个CLK） 二、简化模型机的运行过程---T2（计数节拍，第3个CLK） 二、简化模型机的运行过程---T3（第4个CLK） 二、简化模型机的运行过程---T4（第5个CLK） 二、简化模型机的运行过程---T5（第6个CLK） 二、简化模型机的运行过程小结 6个时钟周期 T0:Ep=1,Lm=1 T1:Li=1,Er=1 T2:Cp=1 T3:Lm=1,Ei=1 T4:Er=1,La=1 T5:空闲 §2.1.4 指令系统 指令系统就是用来编制计算程序的一个指令集合 §2.1.4 指令系统 例如一个计算程序的格式如下： 助记符　　操作数　　　注释 LDA　　 R9 ；　把R9中的数据存入A ADD　　 RA ；　把RA中的数据与A的相加 ADD　　 RB ；　把RB中的数据与A的相加 ADD　　 RC ；　把RC中的数据与A的相加 SUB　　 RD ；　把A中的数据与RD的相减 OUT　　 　 ；　输出A中的数据，即结果 HLT　　　 ；　停机 §2.1.4 指令系统 指令执行结果(A)=(R9)+(RA)+(RB)+(RC)-(RD) (D)=(A) 加括号的意义是指被括上的寄存器或存储单元的内容。如(A)是指累加器A中的内容，(D)是指显示器显示出的数据，(R9)是存储单元R9中的数据，等等。((MAR))呢？ HLT指令，使