[信息与通信]计算机组成原理第3章3CPU子系统-模型机设计.ppt

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[信息与通信]计算机组成原理第3章3CPU子系统-模型机设计

每个时钟结束时设置一个脉冲。 (3)工作脉冲P 1μS T P 打入寄存器 进行时序转换 (周期状态设置/清除 时钟T计数/清除) CPU控制流程(工作周期转换) FT 双 单 转 SR ST DR DT ET DMAT DMA请求? 中断请求? IT SR DR Y N Y N 3.5.2 指令流程图与操作时间表 (1)取指周期FT 拟定指令流程: 初始化时置入FT, 确定各工作周期中每拍完成的具体 操作(寄存器传送级)。 列操作时间表: 列出每一步操作所需的微命令及产 生条件。 1)进入FT的方式 FT S R D C Q Q 总清 1 程序正常运行时同步打入FT。 1 FT CPFT * * 3.4 模型计算机设计 设计步骤: 拟定指令系统 确定总体结构 安排时序 拟定指令流程和微命令序列。 形成控制逻辑 格式、寻址方式、指令类型设置 寄存器、ALU、数据通路设置 画流程图(寄存器传送级) 列操作时间表 组:列逻辑式,形成逻辑电路 微:按微指令格式编写微程序 3.4.1 指令系统 1.指令格式 指令字长16位,采用寄存器型寻址,指令中给出寄存器号。 (主存容量为64K×16位) 双操作数指令格式: 4 6 3 3 操作码 寄存器号 寻址方式 寄存器号 寻址方式 目的地址 源地址 单操作数指令格式: 操作码 (可扩展) 寄存器号 寻址方式 4 3 3 3 3 目的地址 转移指令格式: 15 12 11 9 8 6 5 4 3 2 1 0 转移地址 转移条件 操作码 寄存器号 寻址方式 N′ Z′V′C′ CPU可编程访问的寄存器: 寻址方式 编码 助记符 定义 2.寻址方式 寄存器寻址 通用寄存器R、指令计数器PC、堆栈指针SP、程序状态字PSW 000 R (R)为操作数 寄存器间址 001 (R) (R)为操作数地址 自减型寄存器间址 010 -(R) -(SP) (R)-1为操作数地址 (SP)-1为栈顶地址 寻址方式 编码 助记符 定义 101 (PC)+ (R)+d为有效地址 (R)为操作数地址, 立即/自增型寄存器间址 011 (R)+ 访问后(R)+1 (SP)+ (SP)为栈顶地址, 出栈后(SP)+1 (PC)为立即数地址, 取数后(PC)+1 变址 X(R) X(PC) (PC)+d为有效地址 跳步 110 SKP 跳过下条指令执行 RS =000 寄存器R0 001 寄存器R1 010 寄存器R2 011 寄存器R3 100 SP 101 PSW 11 1 PC (RD 同 RS) 寻址方式 见下表: 类型 寻址方式 汇编符号 有效地址 定义简述 0 寄存器寻址 Rn E = Rn 数在指定寄存器中 1 寄存器间址 (Rn ) E = ( Rn ) 地址在指定寄存器中 2 自减型寄存器间址 -(Rn ) ( Rn ) = ( Rn ) – 1 E = ( Rn ) 寄存器内容减1后为操作数地址 3 立即/自增型寄存器间址 (Rn )+ E = ( Rn ) ( Rn ) = ( Rn ) + 1 寄存器内容为操作数地址,操作后加1 4 直接/自增型双间址 @( Rn )+ E = (( Rn )) ( Rn ) = ( Rn ) + 1 寄存器内容为间接单元地址,操作后寄存器内容加1 5 变址 X( Rn ) E = ( Rn ) +X ? 变址寄存器内容与紧跟指令的位移量相加,为操作数地址 跳步 SKP ? 跳步执行指令 模型机寻址方式简表 操作码 助记符 含义 3.指令类型 用于数传、堆栈、I/O操作 0000 MOV 传送 0001 ADD 加 0101 EOR 异或 双操作数指令 0110 COM 求反 1011 SR 右移 单操作数指令 1100 JMP 转移 1100 RST 返回 1101 JSR 转子 0 0 0 0 0 5 4 3 2 1 0 转移地址 无条件转 JMP 寄 寻 方式 N′Z′V′C′ 0 0 0 0 1 无进位转 (C=0) 0 0 0 1 0 无溢出转 (V=0) 0 0 1 0 0 数非零转 (

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