第9章控制单元的组成原2013(V1.2)第9章控制单元的组成原理2013(V1.2).pptVIP

ADD @X的控制－取指 C0、C1、C2、C3、C4 ADD @X的控制－间址 C5、C1、C2、C3，得到EA ADD @X的控制－执行 取数：C5、C1、C2 计算：C6、C7 写回：C8 基本构成： 控制器，运算器， 寄存器，数据通路 寄存器的类型： 指令寄存器(IR) 程序计数器(PC) 数据寄存器(MDR) 地址寄存器(MAR) 状态寄存器(SR) 通用寄存器（Ri） 用户不可见暂存器（Z、Y） 数据通路： 单总线结构 解： (1)a为数据缓冲寄存器 DR ，b为指令寄存器 IR ，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC。 (2)主存 M →缓冲寄存器 DR →指令寄存器 IR →操作控制器。 (3)存储器读 ：M →DR →ALU →AC 存储器写 ：AC →DR →M 9.2.4 指令操作流程 每条指令都可分解为一串操作序列，将这些操作按操作周期归类合并，并以流程图的形式画出，就得到指令的操作流程图。反过来，有了操作流程图后，也能非常清晰的了解一条指令的执行过程。简单指令系统的指令操作流程图如图9-4所示。 PC MAR READ M MDR IR PC+1 PC (a) 图9-4 指令操作流程(取指令周期) 取指周期：每条指令都要经历的周期是操作。 取操作数周期：要取源操作数的指令进入此周期。其操作流程与源寻址方式有关。 （1）寄存的寻址，RS中的内容为源操作数，将它送入源操作数寄存器SR； （2）寄存器间接寻址，以RS为地址访问主存一次，从存储器中取出源操作数送入源操作数寄存器SR； （3）自增型寄存器间址，除了完成上述间址操作外，还要修改RS的内容，经ALU增1再送回RS； （4）变扯寻址，先以PC现行值为地址从存储器单元取得位移量X，再与RS的内容相加，以相对结果为地址取出操作数送入源操作数寄存器SR。此外，PC+1，准备好下一条指令地址。在这个流程中因为要两次访问存储器，所以周期要延迟一次。 通过指令流程，将能了解各种寻址方式的实现过程。 取目的操作数周期：需要取目的操作数的指令进入此周期。取目的操作数与取源操作数相似，只是将其送入LA。 执行周期：所有指令都要进入本周期，根据指令操作码决定进行什么操作。 通过指令流程的分析可以看出，指令流程受机器结构、指令功能和寻址方式等因素约束，不能任意编造，它是指令在机器内部执行的过程的反映。 取指令 MDR→SR Rs→MAR Rs+1→Rs READ M MDR→SR RD→MAR RD+1→RD READ M MDR→LA RD→LA READ M RS+LA→MAR MDR→SR READ M MDR→LA PC→MAR PC+1→PC READ M MDR→LA READ M PC→MAR PC+1→PC MDR→LA READ M RD→MAR MDR→SR READ M Rs→MAR Rs→SR X(R) (R)+ (R) R R (R) (R)+ X(R) ST DT 指令操作流程 RS+LA→MAR LA→SR→BUS END WRITE BUS→MDR SR^LA→BUS SR+LA→BUS BUS→RD 指令操作流程 接上一张 ADD SUB AND ET R R 指令操作流程 DR-1→BUS END WRITE BUS→MDR DR+1→BUS DR+1→BUS BUS→R0 单操作数指令 INC DEC NEG ET R R 取指令 取操作数 指令操作流程 END WRITE Rs→PC Rs+1→Rs R0→PC 转移指令 ET (Rn) 取指令 (Rn)+ JMP JMP 例9.1加法指令ADD R0，（R1）的微操作序列。 FT：P0 PC→BUS，BUS→MAR，READ，CLEAR，LA，1→C0，ADD，ALU→LT P1：LT→BUS，BUS→PC((PC+1)→PC)，WAIT P2：MDR→BUS，BUS→IR P3：1→ST（取源操作数周期触发器） ST：P0 R0→BUS，BUS→SR P1 空操作 P2 空操作 P3 1→DT （取目的操作数周期触发器） DT：P0 R1→BUS，BUS→MAR，READ，WAIT P1 MDR→BUS，BUS→LA P2 空操作 P3 1→ET （取执行周期触发器） ET：P0 SR→BUS，ADD，ALU→LT P1 LT→BUS，BUS→MDR，WRITE，WAIT P2 空 P3 END 例9.2 减法指令SUB (R0