3.4 模型机CPU-3-指令流程与微命令

3.4.3指令流程与微命令R0~R3R0~R3CDCDSPPCMDR

SPPCA移位器BALUR2R0R1MI/OCB内总线CR3DMARMDRIRPCSPPSWABDB控制逻辑I/O请求clock1、数据通路中的微命令1/18(1)通路选择ALU功能：A/B选择器：移位选择：结果分配：R0~3/C/D/SP/CP→AR0~3/C/D/SP/PC/MDR→BS3S2S1S0、M、CI直传DM、左移SL、右移SR、节交换EXCPR0~3

/

CPC

/

CPD

/

CPSP

/

CPPC

/

CPMDR

/

CPMAR/CPPSWR0~R3R0~R3CDCDSPPCMDR

SPPCA移位器BALUR2R0R1内总线CR3DMARMDRPCSP图3-43PSW2/18MCBMARMDRABDB控制逻辑I/O请求clockEMARSMDRR

WEMDRIRSIR(2)访存操作※地址使能EMAR0:MAR与地址线断开1:MAR输出到地址线※数据使能EMDR0:MDR与数据线断开1:MDR输出到数据线※主存读写模式R/W0/0:主存禁用0/1:写模式1/0:读模式※从数据总线DB置入：SMDR=1，DB→MDR；

SIR=1，DB→IR3/18(3)I/O操作与PSW※时钟信号CPPSW：01:

1→PSW[4]其边沿信号驱动iDB[19:16]→PSW[3:0]MCBABDB控制逻辑I/O请求clockRWPSWST※中断标志位置入信号ST：10:

0→PSW[4]CPPSWiDB[19:16]4/182、指令流程及微命令根据目标指令集和I/O请求，设计处理流程（1）各指令的公共操作FT：PC+1PCMIR（2）对应微命令电位型微命令脉冲型微命令MIREMAR,R,SIRPC+1PCPCA,A+1,DMCPPC其中“A+1”对应“SM=10010、C0=1”（暂不考虑时序信号）5/18操作时间表中各微命令的含义:

控制访存操作的微命令EMAR,R/W,SIR,…(2)控制CPU内部数据通路操作微命令PCA,S3S2S1S0MC0,DM,CPPC,…(3)控制时序切换的微命令需要结合控制系统才能表述。6/18❶传送指令FT0：MIR，1）流程图例1：MOVR0，R1；源数ET0：R1R0PCMARET1：例2：MOV(R0),(R1)；FT0：MIR，PC+1PCST0：R1MARST1：MMDRCDT0：R0MAR目的地址ET0：CMDRET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC7/18形式地址取源操作数，暂存于C，需5步。PC+1PCST0：PCMARDT1：MMDRCDT0：CMDR源数ET0：C+R1MARET1：MDRMET2：PCMARPC+1PC例3：MOVX(R0),X(R1)；FT0：MIRMMDRCST1：ST2：ST3：ST4：PCMARMMDRD形地PC+1PCDT2：DT3：D+R0MAR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。8/18FT0：MIR2）操作时间表例：MOV(R1)，(SP)+；SPMARMMDRCPC+1PCCPPCST0：SP+1SPEMARRSMDRMDRB输出BDMCPCSPAA+1DMCPSPEMARPCAA+1RSIRDMDMCPMAR输出ASPAST1：ST2：9/18ET1：MDRMPCMARET2：EMAR、W（EMDR）DMCPMAR输出APCADT0：R1MARDMCPMAR输出AR1AET0：CMDRCB输出BDMCPMDR10/18❷双操作数指令取目的数，暂存于D。例：ADDX(R1),(PC)+；FT0：MIR，PC+1PC立即数ST0：PCMARST1：MMDRCST2：PC+1PCDT0：PCMARDT1：MMDRDDT2：PC+1PC形式地址DT3：D+R1MARDT4：MMDRD目的数ET0：C+DMDRET1：MDRMET2：PCMAR11/18❸单操作数指令FT0：MIR，例：COM-(R0)；DT0：R0-1R0、MARDT1：MMDRDET0：ET1：MDRMET2：PCMARPC+1PCDMDR12/18❹转移JMP/返回指令RST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）条件转移:根据PSW[3:0]和IR[5,3:0]判断。13/18FT0：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、MAR14/18SP-1SPMDRMST1：PCMDR在ST形成子程序入口；在ET保存返回地址，并转到子程序入口。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❺调用子程序（转子）指令JSR入口在M中入口在M堆栈容易被遗漏15/18❻中断隐指令IT0：0PSW[4]，SP-1SP/MARIT1：PCMDRIT2：MDRMIT3：形成向量地址→MARIT4：M→MDR→PC/MAR16/183、指令集的微命令归纳指令执行过程所需的微命令，取决于：数据通路结构；基于数据通路设计的指令流程；指令执行所需的微命令，归纳如表3-12所示：选择器A的控制信号AI：0→A、Ri→A、C/D/SP/PC→A选择器B的控制信号BI：0→B、Rj→B、C/D/MDR→B其中的Ri=R0~3/SP/PC,由IR[5:3]给定其中的Rj=R0~3/SP/PC，由IR[11:9]给定ALU功能控制SM:A减1等共9种；ALU进位控制CI：0→C0、1→C0、PSW[0]→C017/18移位器控制信号S：DM、SL、SR、EX脉冲型微命令CP：无、CPRi\CPRj\CPC\CPD\CPMARCPMDR\CPPC\CPSP访存控制：EM