dj13-第3章-cpu模型2组合逻辑设计课件

3.5.1组合逻辑控制器时序系统1.工作周期(也称机器周期)取指周期FT用于指令正常执行时序控制源周期ST目的周期DT执行周期ET中断周期ITDMA周期DMAT用于I/O传送控制定义以下工作周期:(1)组合逻辑控制器依靠不同的时间标志，使CPU分步工作。(2)模型机按常规采用工作周期、时钟周期、工作脉冲三级时序。3.5.1组合逻辑控制器时序系统1.工作周期(也称机器周1①取指周期FT②源周期STFT周期内,完成从内存取指令IR,然后修改PC值(PC+1PC);本阶段的操作与指令类型无关。在非寄存器寻址时,在ST时间内,按指令指定的源寻址方式,形成源操作数地址、读取源操作数,并将其存入暂存器C。FT结束时,按操作码和寻址方式转相应工作周期。(分寄存器寻址或非寄存器寻址)①取指周期FT②源周期STFT周期内,完成从内存取2④执行周期ET主要完成:

完成指令指定功能(如传送、运算、取转移地址送入PC等)后续地址MAR③目的周期DT在非寄存器寻址时,在DT时间内,按指令指定的目的寻址方式,读取目的地址(MAR)或目的操作数(暂存器D)

。(顺序地址或转移地址)④执行周期ET主要完成:完成指令指定功能(如传送、运3⑤中断周期IT关中断、保存断点和PSW、寻找并转入中断服务程序入口地址。IT指CPU响应中断请求后,直到执行中断服务程序前的一段时间。以便返回主程序并继续执行执行中断服务程序前,不响应新的中断请求—中断周期内的工作由硬件自动完成包括以下工作:⑤中断周期IT关中断、保存断点和PSW、寻找并转入中断服4⑥DMA周期

DMATDMAT指CPU响应DMA请求后,到传送完一次数据。DMA控制器接管总线权,控制M－I/O直传。—DMAT内的工作由DMA控制器硬件自动完成上述六种工作周期之间的转换关系是:⑥DMA周期DMATDMAT指CPU响应DMA请求后,5FTResetSTDTET双操作数无操作数单操作数无DMA和中断请求IT有中断请求DMAT有DMA请求中断周期结束DMA结束且DMA请求也无中断请求有中断请求有DMA请求FTResetSTDTET双操作数无操作数单操作数无DMA和6工作周期转换流程是:

FTN

ET

DTDMA请求?中断请求?YDMAT

IT

ST双转单YN工作周期转换流程是:FTNETDTDMA请7设置6个触发器分别作为各周期状态标志1

工作周期开始0

工作周期结束在整个指令周期中,任何时候必须、且只能有一个工作周期状态标志为“1”。①时钟周期时间:一次从M读出,并经数据通路传送的操作;或一次数据通路传送操作;或一次向M写入的操作2.时钟周期(也称节拍)—T完成一步操作:1微秒模型机以访存时间作为一步操作时间。假设:一个总线周期等于一个时钟周期。设置6个触发器分别作为各周期状态标志1工作周期开始0工作8②时钟周期数:

每个工作周期第一拍T=0;每开始一个新节拍T计数;工作周期结束时T清0。一个工作周期中的时钟数可变用计数器T控制节拍数:将计数值译码,可产生节拍电位。如下图可产生T3

T2

T1

T0

:②时钟周期数:每个工作周期第一拍T=0;一个工作周期9注:由T触发器构成计数器,并通过译码器产生节拍信号。T触发器由J-K触发器的J-K端相连构成,在C脉冲下降沿翻转,逻辑状态方程是:计数脉冲

CPTCLRQ0CT

2－4译码器Q1CTRRT3

T2

T1

T000111001+5V“1”Qn+1=TQn即:Qn+1=QnT=1时,CPT下降沿到来后,T=0时,CPT下降沿到来后,Qn+1=Qn注:由T触发器构成计数器,并通过译码器产生节拍信号。T触10产生以下时序(由译码器输出):0000010110101111T0T1T2T3注:如果1个工作周期需要更多的节拍,如T4、

T5等,则需要增加计数器的长度(如教材P.138图3-35)。产生以下时序(由译码器输出):00000101101011111每个时钟结束时设置一个脉冲。3.工作脉冲P1µS时钟周期T工作脉冲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)注:为简化控制过程,本教材将时钟周期(T)长度定为一次访存的时间长度,因此取指周期只需要一个节拍T。(见教材P.137)每个时钟结束时设置一个脉冲。3.工作脉冲P1µS时钟周期123.5.2指令流程图与操作时间表在寄存器传送级拟定指令流程:也就是确定指令执行执行的具体步骤，确定每个工作周期中每一个节拍需要完成的具体操作。拟定操作时间表:列出每一步操作所需的微命令及产生条件。控制器设计的核心是拟定各类指令的执行过程。有两种可供选择的设计线索：

(1)以工作周期为线索，按工作周期分别拟定各类指令在本工作周期内的操作流程，再以操作时间表分时列出应当发出的微命令及逻辑条件。

(2)以指令为线索，按指令类型分别拟定操作流程。3.5.2指令流程图与操作时间表在寄存器传送级拟定指令131、取指周期

FT初始化时置入FT;(1)进入FT的方式和条件FTSRDCQQ总清1程序正常运行时,进行周期转换进入FT。1→FTCPFT1→FT

=+ITET(1→DMAT1→IT)+DMAT(1→DMAT1→IT

)在脉冲后沿置FT1、取指周期FT初始化时置入FT;(1)进入FT的方14(2)取指流程1→STFT0:PC+1PCMIR(3)操作时间表FT0:电位型微命令脉冲型微命令MIREMAR,R,SIRPC+1PCPC→ADMCPPC1→DT1→ETCPFT(P)转换CPT(P)CPET(P)CPDT(P)CPST(P)(见P.139,图3-38)FT0表示取指周期FT的T0节拍S3S2S1S0MC0(逻辑式1)(逻辑式2)(逻辑式3)(2)取指流程1→STFT0:PC+1PCM15对上述操作时间表的说明:(1)在FT结束以后,信号“1→ST”、“1→DT”、“1→ET”仅有一个有效(为“1”),因此,即使脉冲CPST、CPDT、CPET都产生,也只会是一个工作周期触发器置为“1”,并进入相应周期。(2)发出了CPFT脉冲,但是不产生“1→FT”信号,因此不会进入取指周期。(3)FT结束以后进入其它工作周期,节拍状态又从0开始，即维持T0不变。虽然也发出了CPT信号,但让“T+1”=0,时钟周期计数器不计数,仍然维持T0节拍。对上述操作时间表的说明:(1)在FT结束以后,信号“1162、传送指令FT0:MIR,例1:MOVR1,R0;ET0:R0R1PCMARET1:PC+1PC(1)指令流程(P.141MOV指令流程图)符号标识:SR:源操作数寄存器寻址DR:目的操作数寄存器寻址

MOV指令流程图包含各种寻址方式组合，通过对MOV指令流程的分析，能够了解各种寻址方式的具体实现过程，因而是剖析整个指令系统的关键。2、传送指令FT0:MIR,例1:MOVR117源操作数例2:MOV(R1),(R0);FT0:MIR,PC+1PCST0:R0MARST1:MMDRCDT0:R1MAR目的地址ET0:CMDRET1:MDRMET2:PCMAR源操作数例2:MOV(R1),(R0);FT0:M18PC+1PC例3:MOVX(R1),X(R0);FT0:MIR取源操作数,暂存于C,需5步移位量PC+1PCST0:PCMARDT1:MMDRCDT0:CMDR源操作数ET0:C+R0MARET1:MDRMET2:PCMARMMDRCST1:ST2:ST3:ST4:PCMARMMDRDPC+1PCDT2:DT3:D+R1MAR目的地址取目的地址,暂存于MAR,需4步源操作数送存储器,需3步。移位量PC+1PC例3:MOVX(R1),X(R019注:R0(000)、R1(001)、R2(010)、R3(011)SP(100)、PSW(101)、PC(111)

传送指令格式:

寄存器编码:

操作码寄存器号寻址方式寄存器号寻址方式IR15～IR12

IR11IR10

IR9IR8IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR04位3位3位3位3位(2)操作时间表操作时间表如下(P.142):注:R0(000)、R1(001)、R2(010)、20ST0R0→AR1→A

R2→A

R3→ASP→A

PC→AS3S2S1S0M

DMT+1ST1EMARR

[IR5IR4IR3X]

[IR3IR4IR3X]

[IR5IR4IR3+X]

[IR5IR4IR3X][

–(R)

]CPMARPCPR0[条件同R0→A]CPR1[条件同R1→A]CPR2[条件同R2→A]CPR3[条件同R3→A]CPSP[条件同SP→A]CPT[

P

]S3S2S1S0MC0[

–(R)

]

[IR5IR4IR3X]

[IR5IR4IR3X]ST0R0→A[IR5IR4IR3X][IR3IR21ST1SMDRMDR

→B

DM1→ST1→DT1→ETT+1S3S2S1S0M[(R)∨–(R)

][(R)∨–(R)

]DR[(R)∨–(R)

]DR[(R)∨–(R)

]PCPCCPST[

P

]CPDT[

P

]CPET[

P

]CPT[

P

]...如果不是寄存器间址或自减型寄存器间址,则需要延长ST,否则进入DT或ET。运算器输出BCPFT[P]ST1SMDRS3S2S1S0M[(R)∨–(R)22FT0:MIR例:MOV(R1),(SP)

+;SPMARMMDRCPC+1PCCPPCST0:SP+1SPEMARRSMDRMDRB输出BDMCPCSPAA+1DMCPSPEMARPCAA+1RSIRDM1STCPFT(P)CPET(P)CPT(P)DMCPMAR输出ASPAT+1CPT(P)T+1CPT(P)ST1:ST2:1DTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)DT0:R1

MARDMCPMAR输出AR1AT+1CPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)ET0:CMDRCB输出BDMCPMDRCPT(P)FT0:MIR例:MOV(R1),(SP)23ET1：MDRMPCMARET2：EMARWT+1CPT(P)DMCPMAR输出APCA1FTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)向DB输出MDRDT0：R1

MARDMCPMAR输出AR1AT+1CPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)ET0：CMDRCB输出BDMCPMDRCPT(P)ET1：MDRMPCMARET2：EMARW243、双操作数指令例:ADD

X(R1),(PC);FT0:M

IR,ST0：PCMARST1：MMDRCST2：PC+1PCDT0：PCMARDT1：MMDRDDT2：PC+1PC偏移量DT3：D+R1MARDT4：MMDRD目的数ET0：C+DMDRET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC操作流程见P.144。3、双操作数指令例:ADDX(R1),(PC);FT0254、单操作数指令FT0：MIR,例:COM–

(R0);DT0：R0

–

1R0、MARDT1：MMDRDET0：ET1：MDRMET2：PCMARPC+1PCDMDR操作流程见P.145。S3S2S1S0MC4、单操作数指令FT0：MIR,例:COM265、转移-返回指令无条件转移SKPR(R)(R)+按R指示从M取转移地址,修改R。(SP)+X(PC)执行再下条指令。从R取转移地址。按R指示从M取转移地址。从堆栈取返回地址,修改SP。以PC內容为基准+偏移量作转移地址。(RST)操作流程见P.145。寻址方式固定为(SP)+PC型寻址和非PC型寻址说明:5、转移-返回指令无条件转移SKPR(R)(R)+按R指示从27针对转移不成功时,如何决定后继指令的地址:转移指令的地址字段所指明的寄存器不是PC,即为非PC型寻址—PC则后继指令存放在紧接当前转移指令之后的地址单元,即:条件转移指令后继指令............转移指令的地址字段所指明的寄存器是PC,即为PC型寻址—PC,转移指令之后的地址存放转移地址,后继指令在再下一个单元,即:条件转移指令转移地址后继指令......针对转移不成功时,如何决定后继指令的地址:转移指令的地28SP+1SPMMDRPCET2：SPMARET1：例1：RST(SP)+;FT0：MIR,PC+1PCET0：、MAR例2：JMPX(PC);FT0：MIR,PC+1PCET0：PCMARET1：MMDRC位移量ET2：PC+CPC、MARSP+1SPMMDRPCET2：SP29无条件转子:R(R)(R)+(SP)+(PC)+入口在R中6、转子指令入口在M中入口在堆栈中SP-1SPMDRMST1：PCMDR在ST形成子程序入口;在ET保存返回地址,并转入子程序入口。ST0：、MAR例:JSR(R2);FT0：MIR，PC+1PCET0：R2MARET1：MMDRC子程序入口CPC、MAR返回地址压栈ET2：ET3：无条件转子:R(R)(R)+(SP)+(PC)+入口在R中6307、中断周期ITP.147流程图:主程序PC→MDRSP

–1→SP、MAR1→IT进入中断周期MDR→MIT0IT3IT1IT2向量地址→MAR入口地址→PC

MAR,1→FTIT4FT0服务子程序为访问中断向量表作地址准备7、中断周期ITP.147流程图:主程序PC→M313.5.3微命令的综合与产生归纳微命令,综合化简,用组合逻辑电路实现。例:符号“S-OP”表示单操作数指令;“D-OP”表示双操作数指令;符号“N-OP”表示无操作数指令1→FT

=+ITET(1→DMAT1→IT)+DMAT(1→DMAT1→IT

)1→DT

=1→ET

=DT

+

FT(N-OP+

R-R)1→DMAT

=

ET

•

(DMAR=1)1→IT

=

ET

•

(DMAR=0)

•

(INTR=1)

•

(IF=1)

1→ST

=FT

•

N-OP

•

R-R

•

SRST

+

FTS-OPDR3.5.3微命令的综合与产生归纳微命令,综合化简,32以P.141~147指令流程图为例,写出PC送运算器(以PC→A表示)的逻辑表达式:

取指:PC→A

=FT0

MOV指令:PC→A

=双操作数指令:PC→A

=MOV(ST0

•X(PC)+ST2•X(PC)++DT0•X(PC)+DT1•X(PC)+ET2)D-OP(ST0

•X(PC)+ST2•X(PC)+DT0

•X(PC)+DT2•X(PC)

+ET2)(为了完成PC+1操作)以P.141~147指令流程图为例,写出PC送运算33PC→A

=S-OP(DT0

•X(PC)+DT2•X(PC)+ET2)

JMP、RST指令:PC→A

=JMP(NJP•ET0+JP•SKP•ET0+JP•X(PC)•ET0+JP•X(PC)•ET2)

JSR指令:PC→A

=JSR(NJSR•ET0+JSR•ET1)中断响应周期:PC→A

=IT1综合以上微操作表达式:单操作数指令:PC→A=S-OP(DT0•X(PC)+DT2•X(PC34PC→A

=FT0+MOV(ST0

•X(PC)+ST2•X(PC)++DT0•X(PC)+DT1•X(PC)+ET2)++D-OP(ST0

•X(PC)+ST2•X(PC)+DT0

•X(PC)+DT2•X(PC)+ET2))++S-OP(DT0

•X(PC)+DT2•X(PC)++ET2)+JMP(NJP•ET0+JP•SKP•ET0++JP•X(PC)•ET0+JP•X(PC)•ET2)++JSR(NJSR•ET0+JSR•ET0)+IT1(未对表达式进行简化)PC→A=FT0+MOV(ST0•X(PC)+ST2•X35读命令R=CPPC

=FT0+MOV(ST1+ST4+)+FT0

•

P+MOV(ST2+DT2)

•

X•

P+依次类推,可以有:将上述逻辑表达式用逻辑电路实现即可。1→C0

=FT0•P+SUB•ST2•P•((R)+)+INC•DT2•P)+SUB•DT2•P•(@(R)+)+INC•ET•P++JMP•ET•P•((R)+)+比如,简化后的微操作CPMAR的逻辑电路是:....读命令R=CPPC=FT0+MOV(ST1+ST4+36ST0PADDDT0(R)ST3SUB(R)+X(R)DT3INC@(R)++CPMARMOV.........ST0PADDDT0(R)ST3SUB(R)+X(R)DT337—组合逻辑方式:设计过程小结

设计指令系统及其寻址方式(包括约定寻址方式的符号标识、可编程寄存器和不可编程寄存器以及可编程寄存器编号)

设计构成模型机的部件、以及数据通路;

拟定不同类型的指令执行时,其数据信息、地址信息和指令信息在上述通路中的流动路径。(其目的是能够得到指令的执行流程图)

设计模型机的时序系统一般采用三级时序(指令周期、节拍周期和脉冲),将不同的操作安排在不同的时间完成。—组合逻辑方式:设计过程小结38

以上述三个步骤为基础,写出指令流程图

即:根据指令功能,列出在不同工作周期、节拍需要完成的操作(寄存器级)。根据指令流程图,写出指令操作时间表即:根据指令应完成的操作,写出完成这些操作所需的微操作信号。

按照产生微操作信号的条件,写出产生每一个微操作信号的逻辑表达式;

简化上述逻辑表达式,用逻辑电路实现以上述三个步骤为基础,写出指令流程图39按上述步骤:得到一个能够在规定条件和设定的时间,产生各种微操作信号的组合逻辑控制器,即:微命令发生器。按上述步骤:得到一个能够在规定条件和设定的时间,产生各种微40

微命令发生器微命令序列I/O状态控制台信息运行状态

指令译码器

PSW

时序信号发生器(指令周期、节拍周期和脉冲)

指令寄存器.....指令功能、源操作数/目的操作数寻址方式、所使用的寄存器等(如PC→IB,读令R,CPTCPPC,EMBR,CPR0

等)微命令微命令序列I/O状态控制台信息运行状态指令译码413.5.1组合逻辑控制器时序系统1.工作周期(也称机器周期)取指周期FT用于指令正常执行时序控制源周期ST目的周期DT执行周期ET中断周期ITDMA周期DMAT用于I/O传送控制定义以下工作周期:(1)组合逻辑控制器依靠不同的时间标志，使CPU分步工作。(2)模型机按常规采用工作周期、时钟周期、工作脉冲三级时序。3.5.1组合逻辑控制器时序系统1.工作周期(也称机器周42①取指周期FT②源周期STFT周期内,完成从内存取指令IR,然后修改PC值(PC+1PC);本阶段的操作与指令类型无关。在非寄存器寻址时,在ST时间内,按指令指定的源寻址方式,形成源操作数地址、读取源操作数,并将其存入暂存器C。FT结束时,按操作码和寻址方式转相应工作周期。(分寄存器寻址或非寄存器寻址)①取指周期FT②源周期STFT周期内,完成从内存取43④执行周期ET主要完成:

完成指令指定功能(如传送、运算、取转移地址送入PC等)后续地址MAR③目的周期DT在非寄存器寻址时,在DT时间内,按指令指定的目的寻址方式,读取目的地址(MAR)或目的操作数(暂存器D)

。(顺序地址或转移地址)④执行周期ET主要完成:完成指令指定功能(如传送、运44⑤中断周期IT关中断、保存断点和PSW、寻找并转入中断服务程序入口地址。IT指CPU响应中断请求后,直到执行中断服务程序前的一段时间。以便返回主程序并继续执行执行中断服务程序前,不响应新的中断请求—中断周期内的工作由硬件自动完成包括以下工作:⑤中断周期IT关中断、保存断点和PSW、寻找并转入中断服45⑥DMA周期

DMATDMAT指CPU响应DMA请求后,到传送完一次数据。DMA控制器接管总线权,控制M－I/O直传。—DMAT内的工作由DMA控制器硬件自动完成上述六种工作周期之间的转换关系是:⑥DMA周期DMATDMAT指CPU响应DMA请求后,46FTResetSTDTET双操作数无操作数单操作数无DMA和中断请求IT有中断请求DMAT有DMA请求中断周期结束DMA结束且DMA请求也无中断请求有中断请求有DMA请求FTResetSTDTET双操作数无操作数单操作数无DMA和47工作周期转换流程是:

FTN

ET

DTDMA请求?中断请求?YDMAT

IT

ST双转单YN工作周期转换流程是:FTNETDTDMA请48设置6个触发器分别作为各周期状态标志1

工作周期开始0

工作周期结束在整个指令周期中,任何时候必须、且只能有一个工作周期状态标志为“1”。①时钟周期时间:一次从M读出,并经数据通路传送的操作;或一次数据通路传送操作;或一次向M写入的操作2.时钟周期(也称节拍)—T完成一步操作:1微秒模型机以访存时间作为一步操作时间。假设:一个总线周期等于一个时钟周期。设置6个触发器分别作为各周期状态标志1工作周期开始0工作49②时钟周期数:

每个工作周期第一拍T=0;每开始一个新节拍T计数;工作周期结束时T清0。一个工作周期中的时钟数可变用计数器T控制节拍数:将计数值译码,可产生节拍电位。如下图可产生T3

T2

T1

T0

:②时钟周期数:每个工作周期第一拍T=0;一个工作周期50注:由T触发器构成计数器,并通过译码器产生节拍信号。T触发器由J-K触发器的J-K端相连构成,在C脉冲下降沿翻转,逻辑状态方程是:计数脉冲

CPTCLRQ0CT

2－4译码器Q1CTRRT3

T2

T1

T000111001+5V“1”Qn+1=TQn即:Qn+1=QnT=1时,CPT下降沿到来后,T=0时,CPT下降沿到来后,Qn+1=Qn注:由T触发器构成计数器,并通过译码器产生节拍信号。T触51产生以下时序(由译码器输出):0000010110101111T0T1T2T3注:如果1个工作周期需要更多的节拍,如T4、

T5等,则需要增加计数器的长度(如教材P.138图3-35)。产生以下时序(由译码器输出):00000101101011152每个时钟结束时设置一个脉冲。3.工作脉冲P1µS时钟周期T工作脉冲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)注:为简化控制过程,本教材将时钟周期(T)长度定为一次访存的时间长度,因此取指周期只需要一个节拍T。(见教材P.137)每个时钟结束时设置一个脉冲。3.工作脉冲P1µS时钟周期533.5.2指令流程图与操作时间表在寄存器传送级拟定指令流程:也就是确定指令执行执行的具体步骤，确定每个工作周期中每一个节拍需要完成的具体操作。拟定操作时间表:列出每一步操作所需的微命令及产生条件。控制器设计的核心是拟定各类指令的执行过程。有两种可供选择的设计线索：

(1)以工作周期为线索，按工作周期分别拟定各类指令在本工作周期内的操作流程，再以操作时间表分时列出应当发出的微命令及逻辑条件。

(2)以指令为线索，按指令类型分别拟定操作流程。3.5.2指令流程图与操作时间表在寄存器传送级拟定指令541、取指周期

FT初始化时置入FT;(1)进入FT的方式和条件FTSRDCQQ总清1程序正常运行时,进行周期转换进入FT。1→FTCPFT1→FT

=+ITET(1→DMAT1→IT)+DMAT(1→DMAT1→IT

)在脉冲后沿置FT1、取指周期FT初始化时置入FT;(1)进入FT的方55(2)取指流程1→STFT0:PC+1PCMIR(3)操作时间表FT0:电位型微命令脉冲型微命令MIREMAR,R,SIRPC+1PCPC→ADMCPPC1→DT1→ETCPFT(P)转换CPT(P)CPET(P)CPDT(P)CPST(P)(见P.139,图3-38)FT0表示取指周期FT的T0节拍S3S2S1S0MC0(逻辑式1)(逻辑式2)(逻辑式3)(2)取指流程1→STFT0:PC+1PCM56对上述操作时间表的说明:(1)在FT结束以后,信号“1→ST”、“1→DT”、“1→ET”仅有一个有效(为“1”),因此,即使脉冲CPST、CPDT、CPET都产生,也只会是一个工作周期触发器置为“1”,并进入相应周期。(2)发出了CPFT脉冲,但是不产生“1→FT”信号,因此不会进入取指周期。(3)FT结束以后进入其它工作周期,节拍状态又从0开始，即维持T0不变。虽然也发出了CPT信号,但让“T+1”=0,时钟周期计数器不计数,仍然维持T0节拍。对上述操作时间表的说明:(1)在FT结束以后,信号“1572、传送指令FT0:MIR,例1:MOVR1,R0;ET0:R0R1PCMARET1:PC+1PC(1)指令流程(P.141MOV指令流程图)符号标识:SR:源操作数寄存器寻址DR:目的操作数寄存器寻址

MOV指令流程图包含各种寻址方式组合，通过对MOV指令流程的分析，能够了解各种寻址方式的具体实现过程，因而是剖析整个指令系统的关键。2、传送指令FT0:MIR,例1:MOVR158源操作数例2:MOV(R1),(R0);FT0:MIR,PC+1PCST0:R0MARST1:MMDRCDT0:R1MAR目的地址ET0:CMDRET1:MDRMET2:PCMAR源操作数例2:MOV(R1),(R0);FT0:M59PC+1PC例3:MOVX(R1),X(R0);FT0:MIR取源操作数,暂存于C,需5步移位量PC+1PCST0:PCMARDT1:MMDRCDT0:CMDR源操作数ET0:C+R0MARET1:MDRMET2:PCMARMMDRCST1:ST2:ST3:ST4:PCMARMMDRDPC+1PCDT2:DT3:D+R1MAR目的地址取目的地址,暂存于MAR,需4步源操作数送存储器,需3步。移位量PC+1PC例3:MOVX(R1),X(R060注:R0(000)、R1(001)、R2(010)、R3(011)SP(100)、PSW(101)、PC(111)

传送指令格式:

寄存器编码:

操作码寄存器号寻址方式寄存器号寻址方式IR15～IR12

IR11IR10

IR9IR8IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR04位3位3位3位3位(2)操作时间表操作时间表如下(P.142):注:R0(000)、R1(001)、R2(010)、61ST0R0→AR1→A

R2→A

R3→ASP→A

PC→AS3S2S1S0M

DMT+1ST1EMARR

[IR5IR4IR3X]

[IR3IR4IR3X]

[IR5IR4IR3+X]

[IR5IR4IR3X][

–(R)

]CPMARPCPR0[条件同R0→A]CPR1[条件同R1→A]CPR2[条件同R2→A]CPR3[条件同R3→A]CPSP[条件同SP→A]CPT[

P

]S3S2S1S0MC0[

–(R)

]

[IR5IR4IR3X]

[IR5IR4IR3X]ST0R0→A[IR5IR4IR3X][IR3IR62ST1SMDRMDR

→B

DM1→ST1→DT1→ETT+1S3S2S1S0M[(R)∨–(R)

][(R)∨–(R)

]DR[(R)∨–(R)

]DR[(R)∨–(R)

]PCPCCPST[

P

]CPDT[

P

]CPET[

P

]CPT[

P

]...如果不是寄存器间址或自减型寄存器间址,则需要延长ST,否则进入DT或ET。运算器输出BCPFT[P]ST1SMDRS3S2S1S0M[(R)∨–(R)63FT0:MIR例:MOV(R1),(SP)

+;SPMARMMDRCPC+1PCCPPCST0:SP+1SPEMARRSMDRMDRB输出BDMCPCSPAA+1DMCPSPEMARPCAA+1RSIRDM1STCPFT(P)CPET(P)CPT(P)DMCPMAR输出ASPAT+1CPT(P)T+1CPT(P)ST1:ST2:1DTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)DT0:R1

MARDMCPMAR输出AR1AT+1CPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)ET0:CMDRCB输出BDMCPMDRCPT(P)FT0:MIR例:MOV(R1),(SP)64ET1：MDRMPCMARET2：EMARWT+1CPT(P)DMCPMAR输出APCA1FTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)向DB输出MDRDT0：R1

MARDMCPMAR输出AR1AT+1CPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)ET0：CMDRCB输出BDMCPMDRCPT(P)ET1：MDRMPCMARET2：EMARW653、双操作数指令例:ADD

X(R1),(PC);FT0:M

IR,ST0：PCMARST1：MMDRCST2：PC+1PCDT0：PCMARDT1：MMDRDDT2：PC+1PC偏移量DT3：D+R1MARDT4：MMDRD目的数ET0：C+DMDRET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC操作流程见P.144。3、双操作数指令例:ADDX(R1),(PC);FT0664、单操作数指令FT0：MIR,例:COM–

(R0);DT0：R0

–

1R0、MARDT1：MMDRDET0：ET1：MDRMET2：PCMARPC+1PCDMDR操作流程见P.145。S3S2S1S0MC4、单操作数指令FT0：MIR,例:COM675、转移-返回指令无条件转移SKPR(R)(R)+按R指示从M取转移地址,修改R。(SP)+X(PC)执行再下条指令。从R取转移地址。按R指示从M取转移地址。从堆栈取返回地址,修改SP。以PC內容为基准+偏移量作转移地址。(RST)操作流程见P.145。寻址方式固定为(SP)+PC型寻址和非PC型寻址说明:5、转移-返回指令无条件转移SKPR(R)(R)+按R指示从68针对转移不成功时,如何决定后继指令的地址:转移指令的地址字段所指明的寄存器不是PC,即为非PC型寻址—PC则后继指令存放在紧接当前转移指令之后的地址单元,即:条件转移指令后继指令............转移指令的地址字段所指明的寄存器是PC,即为PC型寻址—PC,转移指令之后的地址存放转移地址,后继指令在再下一个单元,即:条件转移指令转移地址后继指令......针对转移不成功时,如何决定后继指令的地址:转移指令的地69SP+1SPMMDRPCET2：SPMARET1：例1：RST(SP)+;FT0：MIR,PC+1PCET0：、MAR例2：JMPX(PC);FT0：MIR,PC+1PCET0：PCMARET1：MMDRC位移量ET2：PC+CPC、MARSP+1SPMMDRPCET2：SP70无条件转子:R(R)(R)+(SP)+(PC)+入口在R中6、转子指令入口在M中入口在堆栈中SP-1SPMDRMST1：PCMDR在ST形成子程序入口;在ET保存返回地址,并转入子程序入口。ST0：、MAR例:JSR(R2);FT0：MIR，PC+1PCET0：R2MARET1：MMDRC子程序入口CPC、MAR返回地址压栈ET2：ET3：无条件转子:R(R)(R)+(SP)+(PC)+入口在R中6717、中断周期ITP.147流程图:主程序PC→MDRSP

–1→SP、MAR1→IT进入中断周期MDR→MIT0IT3IT1IT2向量地址→MAR入口地址→PC

MAR,1→FTIT4FT0服务子程序为访问中断向量表作地址准备7、中断周期ITP.147流程图:主程序PC→M723.5.3微命令的综合与产生归纳微命令,综合化简,用组合逻辑电路实现。例:符号“S-OP”表示单操作数指令;“D-OP”表示双操作数指令;符号“N-OP”表示无操作数指令1→FT

=+ITET(1→DMAT1→IT)+DMAT(1→DMAT1→IT

)1→DT

=1→ET

=DT

+

FT(N-OP+

R-R)1→DMAT

=

ET

•

(DMAR=1)1→IT

=

ET

•

(DMAR=0)

•

(INTR=1)

•

(IF=1)

1→ST

=FT

•

N-OP

•

R-R

•

SRST

+

FTS-OPDR3.5.3微命令的综合与产生归纳微命令,综合化简,73以P.141~147指令流程图为例,写出PC送运算器(以PC→A表示