計算機硬件系統(tǒng)組成(編輯修改稿)
2025-06-15 16:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 作數(shù)并執(zhí)行加法操作中。在此階段， CPU (1)把地址寄存器中的操作數(shù)的地址 (30) (2)由存儲器單元 30中讀出操作數(shù) (6)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳 (3)執(zhí)行加操作：由數(shù)據(jù)緩沖寄存器來的操作數(shù) (6)可送往ALU 的一個輸入端，已等候在累加器內(nèi)的另 一個操作數(shù)(因為 CLA指令執(zhí)行結(jié)束后累加器內(nèi)容為零 )送往 ALU的另一輸入端，于是 ALU將兩數(shù)相加，產(chǎn)生運算結(jié)果為 0+6＝6。這個結(jié)果放回累加器，替換了累加器中原先的數(shù) 0 。 （四） STA 40 指令 1. 取指令階段 取指令階段與 CLA基本相同； 2. 送操作數(shù)地址 在第二個 CPU周期中， CPU完成的動作是把指令寄存器中地址碼部分的形式地址 40裝到地址寄存器。其中數(shù)字 40是操作數(shù)地址。 3. 存儲和數(shù) 執(zhí)行階段的第二個 CPU周期中，累加寄存器的內(nèi)容傳送到緩沖寄存器，然后再存入到所選定的存儲單元 (40)中。CPU完成如下動作： (1)累加器的內(nèi)容 (6)被傳送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器 DR (2)把地址寄存器的內(nèi)容 (40)發(fā)送到地址總線上， 40即為將要存入的數(shù)據(jù) 6 (3)把緩沖寄存器的內(nèi)容 (6) (4)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)寫入到所選中的存儲器單元中，即將數(shù) 6寫入到存儲器 40號單元中。 注意： 在這個操作之后，累加器中仍然保留和數(shù) 6，而存儲器 40號單元中原先的內(nèi)容被沖掉 （五） NOP 指令 這是一條空操作指令。其中第一個 CPU周期中取指令， CPU把 23號單元的“ NOP”指令取出放到指令寄存器，第二個 CPU周期中執(zhí)行該指令。因譯碼器譯出是“ NOP”指令，第二個 CPU周期中操作控制器不發(fā)出任何控制信號。NOP指令可用來調(diào)機之用。 （六） JMP 21 指令 JMP指令的指令周期由兩個 CPU周期組成。 1. 第一個 CPU周期（取指令階段） CPU把 24號單元的“ JMP 21”指令取出放至指令寄存器， 同時程序計數(shù)器內(nèi)容加 1，變?yōu)?25，從而取下一條指令做好準(zhǔn)備。 2. 第二個 CPU周期（執(zhí)行階段） CPU把指令寄存器中地址碼部分 21送到程序計數(shù)器，從而用新內(nèi)容 21代替 PC原先的內(nèi)容 25。這樣，下一條指令將不從 25單元讀出，而是從內(nèi)存 21單元開始讀出并執(zhí)行，從而改變了程序原先的執(zhí)行順序。 注意： 執(zhí)行“ JMP 21”指令時，我們此處所給的四條指令組成的程序進入了死循環(huán)，除非人為停機，否則這個程序?qū)o休止地運行下去。 微程序控制器 一、基本概念 微程序控制器：所有控制信號皆由微程序及相關(guān)電路產(chǎn)生。 微操作：計算機最小且不可分解的操作。 微操作控制信號：控制微操作的信號。 微指令：若干個微命令的集合。 微命令：產(chǎn)生微操作控制信號的命令。 微程序：完成一條機器指令所需全部微指令的有序集合。 微控制存儲器：用來存放微程序的存儲器。 二、微程序控制器的工作過程 （一）結(jié)構(gòu) 1. 結(jié)構(gòu)框圖 它主要由 控制存儲器、微指令寄存器 和 地址轉(zhuǎn)移邏輯三大部分組成。 1. 控制存儲器 控制存儲器用來存放實現(xiàn)全部指令系統(tǒng)的微程序，它是一種只讀存儲器。一旦微程序固化，機器運行時則只讀不寫。其工作過程是：每讀出一條微指令，則執(zhí)行這條微指令；接著又讀出下一條微指令，又執(zhí)行這一條微指令 …… 。讀出一條微指令并執(zhí) 行微指令的時間總和稱為一個微指令周期。通常，在串行方式的微程序控制器中，微指令周期就是只讀存儲器的工作周期?？刂拼鎯ζ鞯淖珠L就是微指令字的長度，其存儲容量視機器指令系統(tǒng)而定，即取決于微程序的數(shù)量。對控制存儲器的要求是速度快，讀出周期要短。 微指令寄存器用來存放由控制存儲器讀出的一條微指令信息。其中微地址寄存器決定將要訪問的下一條微指令的地址，而微命令寄存器則保存一條微指令的操作控制字段和判別測試字段的信息。 在一般情況下，微指令由控制存儲器讀出后直接給出下一條微指令的地址，通常我們簡稱 微地址 ，這個微地址信息就存放在微地址寄存器中。如果微程序不出現(xiàn)分支，那么下一條微指令的地址就直接由微地址寄存器給出。當(dāng)微程序出現(xiàn)分支時，意味著微程序出現(xiàn)條件轉(zhuǎn)移。在這種情況下，通過判別測試字段 P和執(zhí)行部件的“狀態(tài)條件”反饋信息，去修改微地址寄存器的內(nèi)容，并按改好的內(nèi)容去讀下一條微指令。地址轉(zhuǎn)移邏輯就承擔(dān)自動完成修改微地址的任務(wù)。 （二）工作過程 以執(zhí)行一條加法指令為例，它由四條微指令解釋執(zhí)行，一條微指令中的所有控制信號是同時發(fā)出的。每條微指令所需的控制信號如下： 1. 取指微指令 ⑴ 指令地址送地址總線； ⑵ 發(fā)訪存控制命令，從存儲器取指令送數(shù)據(jù)總線； ⑶ 指令送指令寄存器； ⑷ 程序計數(shù)器 +1。 2. 計算地址微指令 ⑴ 取兩個源操作數(shù)（計算地址用）； ⑵ 加法運算； ⑶ 有效地址送地址寄存器； 3. 取數(shù)微指令 ⑴ 數(shù)據(jù)地址送地址總線； ⑵ 發(fā)訪存控制命令，從存儲器將數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線； ⑶ 數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)寄存器； 4. 加法運算和送結(jié)果微指令
畢業(yè)設(shè)計相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1