计算机组成原理第十讲组合逻辑控制器

计算机组成原理第十讲组合逻辑控制器第一页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统工作周期取指周期FT源周期ST目的周期DT执行周期ET中断周期ITDMA周期DMAT用于指令正常执行用于I/O传送控制设置6个触发器分别作为各周期状态标志1工作周期开始0工作周期结束第二页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统工作周期在整个指令周期中，任何时候必须、且只能有一个工作周期状态标志为“1”取指周期（FT）从M中取出指令并译码修改PC取指结束时，按照操作码和寻址方式（R和非R寻址）转相应工作周期公操作第三页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统工作周期源周期ST按寻址方式（非R寻址）形成源地址从M取出源操作数，暂存于暂存器C目的周期DT按寻址方式（非R寻址）形成目的地址或从M取出目的操作数，暂存于暂存器D执行周期ET按操作码完成相应操作(传送、运算、取转移地址送入PC、返回地址压栈保存)第四页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统工作周期执行周期ET后续指令地址送入MAR中断周期ITIT指CPU响应中断请求后，到执行中断服务程序前关中断保存断点和PSW转服务程序入口由软件完成第五页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统工作周期DMA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，控制直传由硬件完成第六页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统时钟周期（节拍）Ｔ时钟周期时间：１微秒完成一步操作一次从Ｍ读出，并经数据通路传送的操作一次数据通路传送操作一次向Ｍ写入的操作模型机以访存时间作为一步操作时间一个总线周期等于一个时钟周期，可根据需要扩展第七页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统时钟周期（节拍）Ｔ时钟周期数一个工作周期中的时钟周期数可变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。用计数器T控制节拍数将计数值译码，可产生节拍电位(T0T1T2…)。第八页，共三十四页，2022年，8月28日时序系统工作脉冲Ｐ每个时钟结束时设置一个脉冲。1µSTP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）第九页，共三十四页，2022年，8月28日

FT双单转SR

STDR

DT

ET

DMATDMA请求？中断请求？

ITSRDRYNYN控制流程（工作周期转换）第十页，共三十四页，2022年，8月28日指令流程图与操作时间表拟定指令流程：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取指周期进入FT的方式和条件初始化时置入FT

程序运行时同步打入FT第十一页，共三十四页，2022年，8月28日取指周期指令流程图与操作时间表FTSRDCQQ总清11FTCPFT(P)1FT=ET(1DMAT1IT)DMAT(1DMAT1IT)+IT+第十二页，共三十四页，2022年，8月28日取指周期指令流程指令流程图与操作时间表FT0：PC+1PCMIRPCMAR在ET注：第十三页，共三十四页，2022年，8月28日操作时间表指令流程图与操作时间表1STFT0：电位型微命令脉冲型微命令MIREMAR,R,SIRPC+1

PCPCACPPC1DT1ET或或CPFT(P)CPST(P)CPDT(P)CPET(P)CPT(P)S3S2S1S0MC0DM转换工作周期中，每拍结束时发CPT；工作周期结束时，5个时序打入命令都发。第十四页，共三十四页，2022年，8月28日时序关系FT0：EMARPCAS3DMS2S1S0MC01STCPPCCPFT(P)CPST(P)CPDT(P)CPET(P)T+1FT0：1FTCPT(P)第十五页，共三十四页，2022年，8月28日Ri=>MARM=>MDR=>CM=>MDR=>CM=>MDR=>CM=>MDR=>CM=>MDR=>CRi-1=>Ri,MARM=>IR,PC+1=>PCPC+1=>PCM=>MDR=>DPC+1=>PCC+Ri=>MARM=>MDR=>CMOV指令C=>MDRPC=>MARM=>MDR=>CD+Rj=>MDRI/(R)+Ri=>MARRi=>MARPC=>MARSRDRPC=>MARRi+1=>RiRi+1=>RiC=>MARRj-1=>Rj,MARRj=>MARRj=>MARRj=>MARRj+1=>RjRj+1=>RjM=>MDR=>MARMDR=>MC=>RjRi=>MDRMDR=>MRi=>RjR-(R)(R)@(R)+X(R)R(R)-(R)I/(R)+@(R)+X(R)SRDRSRDRSRDRFT0ST0ST1ST2ST3ST4DT0DT1DT2DT3ET0ET1ET2MOV

DST,

SRC；(SRC)=>DST第十六页，共三十四页，2022年，8月28日MOV指令流程图指令流程图与操作时间表FT0：MIR，例1：MOVR1，R0；源数ET0：R0R1PCMARET1：例2：MOV(R1),(R0)；FT0：MIR，PC+1PCST0：R0MARST1：MMDRCDT0：R1MAR目的地址ET0：CMDRET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC第十七页，共三十四页，2022年，8月28日形地取源操作数，暂存于C，需5步。PC+1

PCST0：PCMARDT1：MMDR

CDT0：CMDR源数ET0：C+R0

MARET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC例3：MOVX(R1),X(R0)；FT0：MIRMMDR

CST1：ST2：ST3：ST4：PCMARMMDR

D形地PC+1

PCDT2：DT3：D+R1

MAR目的地址取目的地址，暂存于MAR，需4步。源数送存储器，需3步。第十八页，共三十四页，2022年，8月28日FT0：MIR操作时间表例：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：R1MARDMCPMAR输出AR1ACPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)第十九页，共三十四页，2022年，8月28日ET1：MDRMPCMARET2：EMARWT+1CPT(P)DMCPMAR输出APCA1FTCPFT(P)CPET(P)CPT(P)T+1DT0：R1MARDMCPMAR输出AR1ACPT(P)1ETCPFT(P)CPET(P)ET0：CMDRCB输出BDMCPMDRCPT(P)第二十页，共三十四页，2022年，8月28日Ri=>MARM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DRi-1=>Ri,MAR取指PC+1=>PCD+Ri=>MARM=>MDR=>D双操作数指令COPD=>MDRM=>MDR=>DI/(R)+Ri=>MARRi=>MARPC=>MARSRDRPC=>MARRi+1=>RiRi+1=>RiD=>MARMDR=>MCOPRj=>RjRiOPD=>MDRMDR=>MRiOPRj=>RjR-(R)(R)@(R)+X(R)SRDRSRDRSRDRFTSTDT0DT1DT2DT3DT4ET0ET1ET2取源操作数ADDDST,SRC

；(SRC)+(DST)=>DSTSUBDST,SRC

；(SRC)-(DST)=>DSTANDDST,SRC

；(SRC)(DST)=>DSTORDST,SRC

；(SRC)(DST)=>DSTEORDST,SRC

；(SRC)(DST)=>DST与MOV指令相同第二十一页，共三十四页，2022年，8月28日双操作数指令取目的数，暂存于D指令流程图与操作时间表例：ADDX(R1),(PC)+

；FT0：MIR，PC+1PC立即数ST0：PCMARST1：MMDRCST2：PC+1PCDT0：PCMARDT1：MMDRD形式地址第二十二页，共三十四页，2022年，8月28日DT2：PC+1PCDT3：D+R1MARDT4：MMDRD目的数ET0：C+DMDRET1：MDRMET2：PCMAR指令流程图与操作时间表第二十三页，共三十四页，2022年，8月28日单操作数指令指令流程图与操作时间表FT0：MIR，例：COM-(R0)；DT0：R0-1R0、MARDT1：MMDRDET0：ET1：MDRMET2：PCMARPC+1PCDMDR第二十四页，共三十四页，2022年，8月28日Ri=>MARM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DM=>MDR=>DRi-1=>Ri,MAR取指PC+1=>PCD+Ri=>MARM=>MDR=>D单操作数指令OPD=>MDRM=>MDR=>DI/(R)+Ri=>MARRi=>MARPC=>MARPC=>MARRi+1=>RiRi+1=>RiD=>MARMDR=>MOPRj=>RjR-(R)(R)@(R)+X(R)DRDRFTSTDT0DT1DT2DT3DT4ET0ET1ET2COMDST；(DST)=>DSTNEGDST；(DST)+1=>DSTINCDST；(DST)+1=>DSTDECDST；(DST)-1=>DSTSLDST；(DST)2=>DSTSRDST；(DST)2=>DST与双操作数指令相同第二十五页，共三十四页，2022年，8月28日转移JMP/返回指令RST指令流程图与操作时间表无条件转移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內容为基准转移。（RST）第二十六页，共三十四页，2022年，8月28日PC=>MARPC+1=>PC,MARRj=>PC,MARRj=>MARPC=>MAR取指M=>MDR=>CJMP,RSTRRi+1=>RiM=>MDR=>PC,MARPCSKPPC(R)RST(R)+X(PC)FTET0ET1ET2PC=>MARM=>MDR=>PC,MARPC+C=>PC,MARJP,RSTNJP第二十七页，共三十四页，2022年，8月28日FT0：MIR，例1：JMPR0；SP+1SP、MARMMDRPCET0：ET1：SPMARET2：R0PCPC+1PC例2：RST(SP)+；FT0：MIR，PC+1PCET0：、MAR例3：JMPX(PC)；FT0：MIR，PC+1PCET0：PCMARET1：MMDRC位移量ET2：PC+CPC、MAR指令流程图与操作时间表第二十八页，共三十四页，2022年，8月28日转子指令JSR无条件转子在ST形成子程序入口在ET保存返回地址，并转子程序入口指令流程图与操作时间表R（R）（R)+（PC)+（SP)+入口在R中入口在M中入口在堆栈中第二十九页，共三十四页，2022年，8月28日指令流程图与操作时间表SP-1SPMDRMST1：PC