趣味英语竞赛初中

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第六节 模型机设计 格式、寻址方式、设计步骤: 拟定指令系统 指令类型设置 确定总体结构 寄存器、ALU、数 据通路设置 安排时序 画流程图(寄存器传送级) 拟定指令流程和微命令序列。 形成控制逻辑 列操作时间表 组:列逻辑式,形 成逻辑电路3.6.1 指令系统 微:按微指令格式1.指令格式 编写微程序指令字长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 3 3 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: 4 6 3 3操作码 (可扩展) 寄存器号 寻址方式转移指令格式: 目的地址15 12 11 9 8 6 5 4 3 2 1 0操作码 寄存器号 寻址方式 方式 N′Z′V′C′ 转移地址 转移条件2.寻址方式CPU可编程访问的寄存器:通用寄存器R、指令计数器PC、堆栈指针SP、程序状态字PSW寻址方式 编码 助记符 定义寄存器寻址 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 010 -(R) (R)-1为操作数地址器间址 -(SP) (SP)-1为栈顶地址寻址方式 编码 助记符 定义立即/自增型 011 (R)+ (R)为操作数地址,寄存器间址 访问后(R)+1 (SP)+ (SP)为栈顶地址, 出栈后(SP)+1 (PC)+ (PC)为立即数地址, 取数后(PC)+1变址 101 X(R) (R)+d为有效地址 X(PC) (PC)+d为有效地址跳步 110 SKP 跳过下条指令执行3.指令类型操作码 助记符 含义0000 MOV 传送 用于数传、堆栈、0001 ADD 加 I/O操作 双操作数指令0101 EOR 异或0110 COM 求反 单操作数指令1011 SR 右移1100 JMP 转移1100 RST 返回1101 JSR 转子 5 4 3 2 1 0JMP 寄 寻 方式 N′Z′V′C′ 转移地址 0 0 0 0 0 无 条件转 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(Z=0) 0 1 0 0 0 数 为正转(N=0) 1 0 0 0 1 有进位转(C=1) 1 0 0 1 0 有溢出转(V=1) 1 0 1 0 0 数为零转(Z=1) 1 1 0 0 0 数为负转(N=1)条件满足,转转移地址;条件不满足,顺序执行。 15 12 11 9 8 6 5 0 RST SP (SP)+ 5 4 3 2 1 0 JSR 寄 寻 方式 N′Z′V′C′ 子程序入口 隐含约定:转子时返回地址压栈保存。 3.6.2 CPU总体结构 1.寄存器设置(1)可编程寄存器(16位) 通用寄存器:R0(000)、R1(001) R2(010)、R3(011) 堆栈指针:SP(100) 指令计数器:PC(111) 程序状态字:PSW(101) 4 3 2 1 0 (可扩展) I N Z V C 允许中断(开中断)(2)非编程寄存器(16位) 暂存器C:暂存来自主存的源地址或源数据。 暂存器D:暂存来自主存的目的地址或目的数。 指令寄存器IR :存放现行指令。 地址寄存器MAR 实现CPU与主存的接口 数据寄存器MDR 2.算逻部件设置 (16位) SN74181 4片 选择器A ALU 选择数据来源 SN74182 1片 选择器B 移位器 :实现直送、左移、右移、字节交换 3.数据通路结构 为了使数据传送控制简单、集中,采用以 ALU为中心的总线结构。(1)组成 包括四个部分: ALU部件、寄存器组、内总线、CPU与系统总 线的连接 AB 内总线 DB CB 移位器 R0 MAR M I/O ALU R1 MDR R2 IR A B R3 PC 控制 逻辑 R0~R3 R0~R3 C SP C D C D SP PC PSW MDR D PSW(2)特点 ALU为内部数据传送通路的中心;寄存器采用 分立结构;内总线采用单向数据总线(16位); AB 内总线 DB CB 移位器 R0 MAR M I/O ALU R1 MDR R2 IR A B R3 PC 控制 逻辑 R0~R3 R0~R3 C SP C D C D SP PC PSW MDR D PSW与系统总线 从内总线输入(打入) 输入 从DB输入 (置入)的连接通过 MDR 输出 输出至DBMAR、MDR实现。 输出至ALU的B门 AB 内总线 DB CB 移位器 R0 MAR M I/O ALU R1 MDR R2 IR A B R3 PC 控制 逻辑 R0~R3 R0~R3 C SP C D C D SP PC PSW MDR D PSW 4.各类信息传送途径(1)指令信息 M DB 置入 IR(2)地址信息 AB 内总线 DB CB 移位器 R0 MAR M I/O ALU R1 MDR R2 IR A B R3 PC 控制 逻辑 R0~R3 R0~R3 C SP C D C D SP PC PSW MDR D PSW 打入1)指令地址 PC A ALU 移 内 MAR2)指令地址加1 PC A ALU 移 内 PC
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