计算机组成原理_第五章中央处理器5.3.pdf

第五章 中央处理器 第五章 中央处理器 5.5 硬连线控制器 1 基本思想 1 基本思想 (1)实现方法 通过逻辑电路直接连线而产生的，又 称为组合逻辑控制方式 (2)设计目标 使用最少元件（复杂的树形网络） 速度最高 1 基本思想 1 基本思想 2 指令执行流程 2 指令执行流程 在硬连线实现的操作控制器中，通常， 时序产生器除了产生节拍脉冲信号外， 还应当产生节拍电位信号。 2 指令执行流程 2 指令执行流程 3 微操作控制信号的产生 3 微操作控制信号的产生 在微程序控制器中，微操作控制信号由微指令 产生，并且可以重复使用。　 在硬联线控制器中，某一微操作控制信号由布 尔代数表达式描述的输出函数产生。　 设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所 有机器指令流程图，寻找出产生同一个微操作 信号的所有条件，并与适当的节拍电位和节拍 脉冲组合，从而写出其布尔代数表达式并进行 简化，然后用门电路或可编程器件来实现。 第五章 中央处理器 第五章 中央处理器 5.6 传统CPU 1 M68000CPU 1 M68000CPU M6800CPU 的逻辑框图如下： 1 M68000CPU 1 M68000CPU  比较典型的单总线结构的微理器。  M6800CPU是一种8位微处理器，采用单一的5V 电 源。时钟脉冲采用两相( φ1，φ2)，主频为1MHz， 由外面加入CPU 。  M6800 的CPU主要包括： 1. 8位的ALU 2. 16位的程序计数器 3. 16位的堆栈指示器 4. 16位的变址寄存器 5. 两个8位的累加器 6. 一个8位的状态条件码寄存器 7. 一个8位的指令寄存器 8. 指令译码与控制部件(即操作控制器) 9. 此外还有一个8位的数据缓冲寄存器和一个16位的地址缓 冲寄存器。 1 M68000CPU 1 M68000CPU  ALU部件执行算术运算和逻辑操作，它们包 括逻辑“与”、逻辑“或”、逻辑“异或”、求 补、比较、加法、减法、十进制调整等。  堆栈指示器可以指出主存储器中的任何位 置。这意味着在主存中的任何位置，都可设 置先进后出的堆栈。变址寄存器可以用来存 储数据，或者用来存储16位地址，以便在变 址寻址时使用。  状态码寄存器用来指出在ALU 中操作的结 果，以便在条件转移时使用。这些标志有负 数(N)、零(Z)、溢出(V)、进位(C) 和半进位 (H) 。 1 M68000CPU 1 M68000CPU  为了与外界交换数据，CPU通过数据缓冲寄 存器与双向数据总线D0—D7相连。而地址则 是过地址缓冲寄存器送到16位地址总线A15— A0上。  由于数据总线、地址总线与CPU相连的缓冲 寄存器都是三态的，以后我们将会知道，这 种逻辑结构对直接内存访问来说是方便的。  主存地址和外设地址是统一编址的，因此， 在65536个地址中有一部分是为外围设备使用 的。 5.6.1 Intel 8088 CPU 5.6.1 Intel 8088 CPU  Intel 8088是一种通用的准16位微处理器， 其内部结构为16位，与外部交换的数据为8 位。它可以处理16位数据(具有16位运算指 令，包括乘除法指令) ，也可以