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1、微程序控制器微程序控制器第一页，共48页。2.控制器的组成控制器的组成(z chn)程序计数器程序计数器PC：存放指令地址，：存放指令地址，有有+1或接收新值功能。或接收新值功能。指令寄存器指令寄存器IR：存放指令内容：存放指令内容：操作码与操作数地址。操作码与操作数地址。指令执行步骤标记线路：指令执行步骤标记线路：指明每指明每条指令的执行步骤。条指令的执行步骤。控制控制(kngzh)信号记忆或产生线信号记忆或产生线路：给出计算机各功能部件部路：给出计算机各功能部件部件协同运行所需要的控制件协同运行所需要的控制(kngzh)信号。信号。运算器部件运算器部件(bjin)主存储器部件主存储器部件总
2、线及输入总线及输入/输出接口输出接口(输入输入/输出设备输出设备)控制器部件控制器部件各部件包括各部件包括也包括也包括设计中的难点，在于解决对运算器、控制器的控制设计中的难点，在于解决对运算器、控制器的控制第1页/共48页第二页，共48页。时序控制时序控制 信号信号(xnho)形成部件形成部件译码译码OP IRPC 输输 出出 设设 备备 输输 入入 设设 备备主存储器主存储器部件部件(bjin)运算器运算器 部件部件(bjin)启停启停地地址址寄寄存存器器数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线.控制条件控制条件主振主振组合逻辑控制器的组成和运行原理组合逻辑控制器的组成和运行原理 节
3、节拍拍发发生生器器程序计数器程序计数器指令寄存器指令寄存器第2页/共48页第三页，共48页。控制控制(kngzh)存储器存储器映射映射(yngsh)IRPC接口接口(ji ku)输出输出设备设备 主主 存存储储 器器运算器运算器部件部件下下地地址址启停启停地地址址寄寄存存器器数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线.控制条件控制条件微指令寄存器微指令寄存器主振主振微程序微程序方案的方案的控制器控制器接口接口输入输入设备设备第3页/共48页第四页，共48页。TEC-2000 教学教学(jio xu)机系统的组成机系统的组成计算机计算机终端终端(zhn dun)PC机机微程序微程序控制器控
4、制器运算器运算器(8/16 位位)主存储器主存储器（8/16位）位）按键按键(n jin)开关开关 指示灯指示灯串串行行接接口口接接口口实实验验 中中断断实实验验内内存存扩扩展展实实验验电电 源源+5V硬布线硬布线控制器控制器第4页/共48页第五页，共48页。二、二、指令指令(zhlng)的的执行过程执行过程 冯冯.诺依曼诺依曼 结构的计算机结构的计算机 即存储程序的计算机，设即存储程序的计算机，设置内存，存放程序和数据，在程置内存，存放程序和数据，在程序运行之前存入。序运行之前存入。执行程序：执行程序：正确从程序首地址正确从程序首地址(dzh)开始；开始；正确分步执行每一条正确分步执行每一条
5、指令，指令，并形成下条待执行并形成下条待执行指令的地址指令的地址(dzh)；正确并自动地连续执正确并自动地连续执行指令，行指令，直到程序的最后一直到程序的最后一条指令。条指令。第5页/共48页第六页，共48页。每条指令每条指令(zhlng)的的执行步骤执行步骤读取指令读取指令读取指令读取指令指令地址指令地址指令地址指令地址(dzh)(dzh)送入主存地址送入主存地址送入主存地址送入主存地址(dzh)(dzh)寄存器寄存器寄存器寄存器读主存，读出内容送入指定的寄存器读主存，读出内容送入指定的寄存器读主存，读出内容送入指定的寄存器读主存，读出内容送入指定的寄存器分析指令分析指令分析指令分析指令按指
6、令规定内容执行指令按指令规定内容执行指令按指令规定内容执行指令按指令规定内容执行指令 不同指令的操作步骤数，不同指令的操作步骤数，不同指令的操作步骤数，不同指令的操作步骤数，和具体操作内容差异很大和具体操作内容差异很大和具体操作内容差异很大和具体操作内容差异很大,检查有无中断请求检查有无中断请求检查有无中断请求检查有无中断请求若有，则响应中断并转中断处理若有，则响应中断并转中断处理若有，则响应中断并转中断处理若有，则响应中断并转中断处理若无，则转入下一条指令的执行过程若无，则转入下一条指令的执行过程若无，则转入下一条指令的执行过程若无，则转入下一条指令的执行过程形形成成下下一一条条指指令令地地
7、址址R_R类型类型(lixng)指指令令读写内存类型读写内存类型(lixng)指令指令输入输出类型输入输出类型(lixng)指令指令其他类型其他类型(lixng)指指令令 可能执行可能执行 一一次或多次次或多次 是一次读是一次读内存操作内存操作公共操作公共操作公共操作公共操作是每一条指令的特定操作是每一条指令的特定操作第6页/共48页第七页，共48页。（1 1）指令）指令）指令）指令(zhlng)(zhlng)执行步骤与信息流执行步骤与信息流执行步骤与信息流执行步骤与信息流动图示部分动图示部分动图示部分动图示部分典型指令的执行过程举例：典型指令的执行过程举例：典型指令的执行过程举例：典型指令的
8、执行过程举例：2000:0001 ADD r0,r1 ;2000:0001 ADD r0,r1 ;加法指令加法指令加法指令加法指令2001:0790 MVRR r9,r0 ;2001:0790 MVRR r9,r0 ;传送指令传送指令传送指令传送指令2002:8280 IN 80 ;2002:8280 IN 80 ;读串行口数据到读串行口数据到读串行口数据到读串行口数据到R0R0低低低低8 8位位位位2003:E709 STRA 2007,r9;2003:E709 STRA 2007,r9;写内存指令写内存指令写内存指令写内存指令,是一条双字指令是一条双字指令是一条双字指令是一条双字指令 20
9、07 ;2007 ;第二个字中的第二个字中的第二个字中的第二个字中的 2007 2007 是直接地址是直接地址是直接地址是直接地址2005:44FA JRC 2000 ;2005:44FA JRC 2000 ;若若若若C C为为为为1 1转到转到转到转到2000,2000,否则顺序执行否则顺序执行否则顺序执行否则顺序执行2006:8F00 RET ;2006:8F00 RET ;子程序返回指令子程序返回指令子程序返回指令子程序返回指令 其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性其他一些指令与这里的几
10、条指令有相当多的共同特性(txng)(txng)，属于属于属于属于同一组的指令的执行步骤非常类似。同一组的指令的执行步骤非常类似。同一组的指令的执行步骤非常类似。同一组的指令的执行步骤非常类似。第7页/共48页第八页，共48页。读取指令读取指令 AR PC,PC PC+1 读主存，读主存，IR 读读出内容出内容 执行指令执行指令 ALU R0 ALU R1 执行执行+R0 ALU，记忆，记忆(jy)结果特征结果特征结束，判中断结束，判中断指令执行指令执行(zhxng)步骤步骤简单的文字描述简单的文字描述加法指令加法指令 ADD R0，R1 形形成成(xngchng)下下条条指指令令的的地地址址
11、第8页/共48页第九页，共48页。寄存器内容传送寄存器内容传送(chun sn)指令指令MVRR R9，R0 读取指令读取指令 AR PC,PC PC+1 读主存，读主存，IR 读读出内容出内容 执行执行(zhxng)指令指令 ALU 0 ALU R0 执行执行(zhxng)+R9 ALU结束，判中断结束，判中断形形成成下下条条指指令令(zhlng)的的地地址址第9页/共48页第十页，共48页。输入输入(shr)指令指令 IN 80 读取指令读取指令(zhlng)AR PC,PC PC+1 读主存，读主存，IR 读读出内容出内容 执行指令执行指令(zhlng)AR I/O Port 读外设读外
12、设,ALU 读出数据读出数据 ALU 0 执行执行+R0 ALU结束，判中断结束，判中断形形成成(xngchng)下下条条指指令令的的地地址址第10页/共48页第十一页，共48页。写寄存器内容写寄存器内容(nirng)到主存到主存STRA 2007，R9读取指令读取指令读取指令读取指令 AR AR PC,PC PC,PC PC+1 PC+1 读主存，读主存，读主存，读主存，IR IR 读出内容读出内容读出内容读出内容 执行指令执行指令执行指令执行指令 AR AR PC PC，PC PC PC+1 PC+1 读主存，读主存，读主存，读主存，AR AR 读出内容读出内容读出内容读出内容 ALU A
13、LU 0,ALU 0,ALU R9,+R9,+写主存写主存写主存写主存,总线总线总线总线(zn xin)(zn xin)ALU ALU，结束，判中断结束，判中断结束，判中断结束，判中断（地址（地址 2007 存在存在(cnzi)指令的第二个字中）指令的第二个字中）形形成成下下条条指指令令的的地地址址第11页/共48页第十二页，共48页。相对相对(xingdu)转移指令转移指令 JRC 2000 读取指令读取指令 AR PC,PC PC+1 读主存，读主存，IR 读读出内容出内容执行指令执行指令 若若 c=1 则：则：ALU PC ALU offset（IR低字节）低字节）二者相加，结果二者相加
14、，结果送送PC 否则否则(fuz)，PC 不接收二者之和不接收二者之和结束，判中断结束，判中断形形成成(xngchng)下下条条指指令令的的地地址址第12页/共48页第十三页，共48页。子程序返回子程序返回(fnhu)指令指令 RET 读取指令读取指令(zhlng)AR PC,PCPC+1 读主存，读主存，IR 读出内容读出内容 执行指令执行指令(zhlng)AR SP SP SP+1 读主存读主存,PC读出内容读出内容 结束，判中断结束，判中断形形成成下下条条指指令令(zhlng)的的地地址址第13页/共48页第十四页，共48页。PC 0 AR PCPCPC+1 IR(AR)寄存器之间寄存器
15、之间运算运算(yn sun)与传送与传送 读、写内存读、写内存(ni cn)AR 地址地址 AR 地址地址(dzh)读、写内存读、写内存 或或 I/O 接口接口 读、写内存读、写内存 PC地址地址教学计算机的基本指令、扩展指令执行流程图教学计算机的基本指令、扩展指令执行流程图A组组B组组C组组D组组/ResetB、C、D组组C 组指令也是组指令也是 2 次读写内存，第次读写内存，第 1 次的读操作和第次的读操作和第 2 次的送地址操作次的送地址操作同时完成，只用同时完成，只用 3 步执行了两步执行了两次内存读写过程。次内存读写过程。仅在教学机加电启动时执行仅在教学机加电启动时执行1次次第14页
16、/共48页第十五页，共48页。三、微程序控制器的运行三、微程序控制器的运行(ynxng)原理原理 每条指令一个执行步骤用到的全体每条指令一个执行步骤用到的全体每条指令一个执行步骤用到的全体每条指令一个执行步骤用到的全体(qunt)(qunt)控制信号组成一微指控制信号组成一微指控制信号组成一微指控制信号组成一微指令，令，令，令，每条微指令可以包括一到多个微操作。每条微指令可以包括一到多个微操作。每条微指令可以包括一到多个微操作。每条微指令可以包括一到多个微操作。用多条微指令用多条微指令用多条微指令用多条微指令(一个微程序一个微程序一个微程序一个微程序)解释每条指令的执行过程，解释每条指令的执行
17、过程，解释每条指令的执行过程，解释每条指令的执行过程，全部的微程序有机地组合在一起，被保在控制存储器中。全部的微程序有机地组合在一起，被保在控制存储器中。全部的微程序有机地组合在一起，被保在控制存储器中。全部的微程序有机地组合在一起，被保在控制存储器中。执行一条微指令所用的时间被称为一个微周期。执行一条微指令所用的时间被称为一个微周期。执行一条微指令所用的时间被称为一个微周期。执行一条微指令所用的时间被称为一个微周期。微指令的格式和内容：微指令的格式和内容：微指令的格式和内容：微指令的格式和内容：下地址字段下地址字段下地址字段下地址字段 控制命令字段控制命令字段控制命令字段控制命令字段执行第执
18、行第 i条微指令条微指令读出第读出第 i+1条微指令条微指令读与执行读与执行(zhxng)微指令的微指令的并行流水技术并行流水技术形成第形成第 i+1条微指令地址条微指令地址一个微周期一个微周期接接收收微微指指令令第15页/共48页第十六页，共48页。下地址字段下地址字段 (微指令寄存器微指令寄存器)控制命令字段控制命令字段 微指令寄存器微指令寄存器控制存储器控制存储器（存放微程序）（存放微程序）下地址形成逻辑下地址形成逻辑指令操作码指令操作码状态状态当前微指令信号当前微指令信号下一条微指令信号下一条微指令信号 微程序控制器的基本组成和运行原理微程序控制器的基本组成和运行原理第16页/共48页
19、第十七页，共48页。第17页/共48页第十八页，共48页。微程序控制器实验微程序控制器实验微程序控制器实验微程序控制器实验(shyn)(shyn)Am2910MAPROM 374微下地微下地址址 273CI SCC30 30 374 374 374 374 374SCC Gal控制控制(kngzh)存储器（存储器（ROM）指令指令(zhlng)操作码操作码微指令转移的微指令转移的控制条件控制条件/CC低有效低有效微指令寄存器微指令寄存器0MRW SA I86 B口口 0SST DC2 0 I20 SB I53 A口口 SSHSCI DC1CP/G读读命命令令1.确定指令功能与格式确定指令功能与
20、格式 2.划分指令执行步骤划分指令执行步骤 3.分配微指令地址分配微指令地址 4.设计微指令内容设计微指令内容5.把新微指令写入控存把新微指令写入控存 6.需要时修改需要时修改 MAPROM 和和 SCC Gal 等等 7.调试并且运行调试并且运行B 口二选一口二选一A 口二选一口二选一IR.SRIR.DR/MAP(2#)/PL(3#)SBSACM1 CM2 CM3 CM4 CM5 CM6 CM7 0#14#0#2#3#14#CI=0#MAR为为00h;CI=2#MAR来自来自MAPROM;CI=14#是是 顺序执行顺序执行;CI=3#且且/CC为低为低,MAR来自微下地址来自微下地址,/CC
21、为高为高,则是则是 顺序执行。顺序执行。MARRESET 377CPMAPROM 用于从操作码用于从操作码 映射出映射出 微指令地址微指令地址第18页/共48页第十九页，共48页。微程序控制器部件微程序控制器部件56位的微指令字长位的微指令字长 微下地址微下地址(dzh)字段字段16位位 控制命令字段控制命令字段40位位7 片片 28C64 组成控存组成控存1 片片 28C65，从指令操，从指令操 作码产生微地址作码产生微地址(dzh)1 片片 374 存存 8 位下地址位下地址(dzh)1 片片 273 存存 8 位条件码位条件码1 片片377存存8位现微地址位现微地址(dzh)1 片片Am
22、2910给出下一条给出下一条 微指令地址微指令地址(dzh)1 片片GAL 按判断条件产按判断条件产 生微指令转移信号生微指令转移信号/CC5 片片GAL用作为用作为 5 片片 8位位 的的 D 触发器的寄存器触发器的寄存器2 片片GAL 实现两个实现两个4 位的位的 2 选选 1 芯片功能芯片功能16位的指令寄存器位的指令寄存器 IR16位的程序计数器位的程序计数器 PC PC第19页/共48页第二十页，共48页。下地址下地址(dzh)字段的字段的内容内容得到下地址的方法：得到下地址的方法：1.由指令操作码得到由指令操作码得到 2.微指令顺序执行微指令顺序执行 3.微指令必转或条件微指令必转
23、或条件(tiojin)转移转移 多路微地址转移多路微地址转移 4.微子程序调用和返回微子程序调用和返回 5.按次数循环一段微程序按次数循环一段微程序 6.其他：如特定入口微地址其他：如特定入口微地址 在微指令下地址字在微指令下地址字段中表示清楚：段中表示清楚：使用哪种方法，使用哪种方法，哪个哪个(些些)判断条件，判断条件，要用的有关地址等，要用的有关地址等，并用专门电路完成并用专门电路完成(wn chng)必要支持和处理，必要支持和处理，微指令的下地址是微程微指令的下地址是微程序设计中要重点解决的序设计中要重点解决的问题之一，问题之一，技术、技巧性强，技术、技巧性强，应学得好些。应学得好些。在
24、教学计算机中，解决下地址使用了在教学计算机中，解决下地址使用了 Am2910 器件器件第20页/共48页第二十一页，共48页。微堆桟指针微堆桟指针(zhzhn)SP 5字字*12位位 微堆桟微堆桟 F微程序计数微程序计数器器 PC 寄存器寄存器/计数器计数器R/CD R F PC多路选择器多路选择器命命令令(mng lng)译译码码器器 增增 量量 器器 零检零检测测D11D0Y11Y0CP/FULLCI/CC/CCENI3I0/PL /MAP /VECT/RLD/OE出栈出栈/入栈入栈保持保持(boch)/清零清零装数装数减量减量保持保持清零清零选择选择R为零为零Am2910器件器件第21页
25、/共48页第二十二页，共48页。非零循环非零循环(xnhun)零零 /PL PC 弹出弹出 PC 弹出弹出4 入栈与装数入栈与装数 注注1 /PL PC 压入压入 PC 压入压入6 读手拨开读手拨开(b ki)关关 /VECT PC D 3 条件条件(tiojin)微转移微转移 /PL PC D 2 功能分支功能分支 /MAP D D 1 条件转微子条件转微子 /PL PC D 压入压入 完成完成 R/C R/C 使能使能 /CC=高高 /CC=低低 功能功能 内容内容 操作操作 信号信号 Y输出输出 堆栈堆栈 Y输出输出 堆栈堆栈 0 初始化初始化 /PL 0 清除清除 0 清除清除 8 R
26、/C 非零非零 减减1 /PL F F 10 微子返回微子返回 /PL PC F 弹出弹出14 顺序执行顺序执行 /PL PC PC 15 三路转移三路转移 非零非零 减减1 /PL F PC 弹出弹出 零零 /PL D 弹出弹出 PC 弹出弹出第22页/共48页第二十三页，共48页。8 位微下地址(dzh)字段用于直接给出下一条微指令的地址(dzh)，下地址下地址下地址下地址(dzh)(dzh)字段的内容字段的内容字段的内容字段的内容 微下地址 2910的命令码 微转移(zhuny)条件8位4位4位分成分成 3 个子字段，总共使用个子字段，总共使用17位码位码(微指令中用微指令中用16位位)
27、4 位的命令码，用于选择位的命令码，用于选择 Am2910 的的 16 个命令个命令,如前面的表如前面的表格内容所示。格内容所示。4 位的微转移条件编码，用于给出微指令转移所依据的条件，位的微转移条件编码，用于给出微指令转移所依据的条件，与教学机具体设计有关。与教学机具体设计有关。第23页/共48页第二十四页，共48页。四、四、微指令控制信号组成微指令控制信号组成(z chn)和微指令格式设计和微指令格式设计第24页/共48页第二十五页，共48页。控制控制(kngzh)命令字命令字段段给出计算机各功能部件协同给出计算机各功能部件协同给出计算机各功能部件协同给出计算机各功能部件协同(xitng)
28、(xitng)运行所需要的控运行所需要的控运行所需要的控运行所需要的控制信号，制信号，制信号，制信号，把它们划分成若干字段，分别用于控制各部件把它们划分成若干字段，分别用于控制各部件把它们划分成若干字段，分别用于控制各部件把它们划分成若干字段，分别用于控制各部件(1)(1)对运算器部件的控制对运算器部件的控制对运算器部件的控制对运算器部件的控制 例如：运算功能，数据来源，结果处理等例如：运算功能，数据来源，结果处理等例如：运算功能，数据来源，结果处理等例如：运算功能，数据来源，结果处理等 (2)(2)对主存和输入输出接口对主存和输入输出接口对主存和输入输出接口对主存和输入输出接口(设备设备设备
29、设备)的控制的控制的控制的控制 例如例如例如例如:是主存读、写还是入出设备读、写是主存读、写还是入出设备读、写是主存读、写还是入出设备读、写是主存读、写还是入出设备读、写 (3)(3)对总线的控制对总线的控制对总线的控制对总线的控制 例如：把什么信息发送到有关总线例如：把什么信息发送到有关总线例如：把什么信息发送到有关总线例如：把什么信息发送到有关总线 (4)(4)对几个特定的寄存器的接收操作控制对几个特定的寄存器的接收操作控制对几个特定的寄存器的接收操作控制对几个特定的寄存器的接收操作控制 即在此时刻让哪一个寄存器接收发送给它的输即在此时刻让哪一个寄存器接收发送给它的输即在此时刻让哪一个寄存
30、器接收发送给它的输即在此时刻让哪一个寄存器接收发送给它的输入信息入信息入信息入信息 (5)对控制器部件对控制器部件(bjin)本身的控制（下地本身的控制（下地址字段）址字段）主要是正确给出形成下条微指令的地址主要是正确给出形成下条微指令的地址的信息的信息第25页/共48页第二十六页，共48页。控制控制控制控制(kngzh)(kngzh)器应提供的控制器应提供的控制器应提供的控制器应提供的控制(kngzh)(kngzh)信号信号信号信号Y15Y0 用用16个指示灯显示个指示灯显示(xinsh)结果结果D15D0RAM15Q15RAM0Q0CinCyF=0OverF15运运 算算 器器 部部 件件
31、(4 片片 Am2901)A30B30I86 用用16个数据个数据(shj)开关提供输入数据开关提供输入数据(shj)CZVSSSHSSTSCII53 I20SCI SSH A口口 B口口I86 I53 I20 SST通过通过24位微型开关位微型开关 提供控制信号提供控制信号各各用用四四个个指指示示灯灯显显示示状状态态Gal20V8Gal20V8第26页/共48页第二十七页，共48页。(1)对运算器的控对运算器的控制制(kngzh)26 26 位控制信号位控制信号位控制信号位控制信号,其中其中其中其中2424位同微型开关内容位同微型开关内容位同微型开关内容位同微型开关内容,加加加加SASA、S
32、BSB两位两位两位两位 A3A0 A3A0，B3B0 B3B0 I8I6 I8I6，I5I3 I5I3，I2I0 I2I0 SST20 SST20，SSH10 SSH10，SCI10 SCI10 SA SA、SB SB 的用法：表明送的用法：表明送的用法：表明送的用法：表明送ALUALU的的的的A A口、口、口、口、B B口地址来源口地址来源口地址来源口地址来源 为为为为1 1：来自：来自：来自：来自 IR IR 的的的的 SR SR、DRDR字段字段字段字段 为为为为0 0：来自微指令：来自微指令：来自微指令：来自微指令(zhlng)(zhlng)的的的的A A、B B字段字段字段字段寄存器
33、分配：寄存器分配：寄存器分配：寄存器分配：R4 R4：SP R5SP R5：PC PC约定用法：约定用法：约定用法：约定用法：R0 R0：I/OI/O指令指令指令指令(zhlng)(zhlng)约定使用约定使用约定使用约定使用 也是通用累加器也是通用累加器也是通用累加器也是通用累加器 二选一芯片二选一芯片(xn pin)微指令微指令.B IR.DRB口地址（送口地址（送ALU）线路实现线路实现 IN 80 SHR R3PCPC+1SB第27页/共48页第二十八页，共48页。读写主存储器或读写主存储器或I/O接口接口(ji ku)从学习指令执行步骤考虑，理解对主存储器读写的控制，从学习指令执行步
34、骤考虑，理解对主存储器读写的控制，分成两步：分成两步：1.1.传送传送(chun sn)(chun sn)主存地址，以选择被读写的存储单元；主存地址，以选择被读写的存储单元；2.2.给出读写命令，给出读写命令，读操作时，把读出数据保存起来，读操作时，把读出数据保存起来，写操作时，还要给出写入的数据。写操作时，还要给出写入的数据。从学习指令执行步骤考虑，理解对接口电路读写的控制，从学习指令执行步骤考虑，理解对接口电路读写的控制，分成两步：分成两步：1.1.传送传送(chun sn)IO(chun sn)IO端口地址，以选择被读写的芯片；端口地址，以选择被读写的芯片；2.2.给出读写命令，给出读写
35、命令，读操作时，把读出数据保存起来，读操作时，把读出数据保存起来，写操作时，还要给出写入的数据。写操作时，还要给出写入的数据。第28页/共48页第二十九页，共48页。(2)(2)对内存对内存对内存对内存(ni cn)(ni cn)和和和和 I/O I/O接口的读接口的读接口的读接口的读写写写写/MIO（0：有内存：有内存(ni cn)或串或串口读写，口读写，1：无）：无）REQ（0：读写内存：读写内存(ni cn)，1：读写串行口）：读写串行口）/WE （0：写操作，：写操作，1：读：读操作）操作）0 0 0 写内存写内存(ni cn)0 0 1 读内存读内存0 1 0 写串口写串口0 1 1
36、 读串口读串口1 XX 无内存和串口的读写操作无内存和串口的读写操作第29页/共48页第三十页，共48页。对总线对总线对总线对总线(zn xin)(zn xin)的控制的控制的控制的控制 总线是用于连接计算机各个总线是用于连接计算机各个功能部件功能部件(bjin)的线路和连接线，的线路和连接线，通常由具有三态输出功能的器件通常由具有三态输出功能的器件构成，以便用分时地方式，在不构成，以便用分时地方式，在不同时刻把不同的数据发送到总线同时刻把不同的数据发送到总线上，任何时刻仅能有一个数据发上，任何时刻仅能有一个数据发送到总线上；送到总线上；总线上的数据可以被送到需总线上的数据可以被送到需要接收数
37、据的部件要接收数据的部件(bjin)或者线或者线路，多个线路可以同时接收同一路，多个线路可以同时接收同一个来源数据。个来源数据。计算机中总要使用计算机中总要使用 3 种类型种类型的总线：的总线：数据总线，地址总线，控数据总线，地址总线，控制总线制总线第30页/共48页第三十一页，共48页。(3)(3)对内部总线和对内部总线和对内部总线和对内部总线和(4)(4)特定特定特定特定(tdng)(tdng)寄存器的控制寄存器的控制寄存器的控制寄存器的控制选择送内部选择送内部选择送内部选择送内部(nib)(nib)总线的信息来总线的信息来总线的信息来总线的信息来源源源源DC120 DC120 信号名称信
38、号名称信号名称信号名称 注释注释注释注释 000 /SWTOIB 000 /SWTOIB 来自开关来自开关来自开关来自开关 001 /RTOIB ALU 001 /RTOIB ALU的输出的输出的输出的输出 010 /ETOIB 010 /ETOIB 符号扩展符号扩展符号扩展符号扩展1616位位位位 011 /FTOIB 011 /FTOIB 状态位输出状态位输出状态位输出状态位输出 100 100 未用未用未用未用 101 /INTVH 101 /INTVH 中断向量的中断向量的中断向量的中断向量的 110 /INTVL 110 /INTVL 高、低高、低高、低高、低 8 8 位位位位 11
39、0 NC 110 NC 不用不用不用不用控制指定寄存器接收信息控制指定寄存器接收信息控制指定寄存器接收信息控制指定寄存器接收信息DC220 DC220 信号信号信号信号(xnho)(xnho)名称名称名称名称 注释注释注释注释 000 NC 000 NC 不用不用不用不用 001 /GIR 001 /GIR 指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器 010 010 未用未用未用未用 011 /GAR 011 /GAR 地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器 100 /INTR 100 /INTR 取原中断优先级取原中断优先级取原中断优先级取原中断优先级 101 /INTN 101 /INTN
40、 置新中断优先级置新中断优先级置新中断优先级置新中断优先级 110 /EI 110 /EI 开中断开中断开中断开中断 110 /DI 110 /DI 关中断关中断关中断关中断第31页/共48页第三十二页，共48页。8 位微下地址(dzh)字段用于直接给出下一条微指令的地址(dzh)，(5)(5)对控制对控制对控制对控制(kngzh)(kngzh)器本身的控制器本身的控制器本身的控制器本身的控制(kngzh)(kngzh)（下（下（下（下地址字段的内容）地址字段的内容）地址字段的内容）地址字段的内容）微下地址 2910的命令(mng lng)码 微转移条件8位4位4位分成分成 3 个子字段，总共
41、使用个子字段，总共使用17位码位码(微指令中用微指令中用16位位)4 位的命令码，用于选择位的命令码，用于选择 Am2910 的的 16 个命令个命令,如前面的如前面的表格内容所示。表格内容所示。4 位的微转移条件编码，用于给出微指令转移所依据的条位的微转移条件编码，用于给出微指令转移所依据的条件，与教学机具体设计有关。件，与教学机具体设计有关。第32页/共48页第三十三页，共48页。确定确定(qudng)微指令微指令格式格式M R W I2I0 SA I8I6 SB I2I0微下地址微下地址 微命令码微命令码 转转移移(zhuny)条件条件 B地址地址(dzh)A地址地址(dzh)SST20
42、 SSH SCIDC2-20 DC1-2055 48 47 44 43 4039 43 35 32 31 28 27 2423 20 19 16 15 12 11 87 4 3 0位序号位序号微指令字段划分和微命令名微指令字段划分和微命令名微指令字长微指令字长56位，微下地址字位，微下地址字段段8位，其它字段都是位，其它字段都是4位位第33页/共48页第三十四页，共48页。第34页/共48页第三十五页，共48页。微程序控制器实验微程序控制器实验微程序控制器实验微程序控制器实验(shyn)(shyn)Am2910MAPROM微下微下地址地址CI SCC30 30SCC Gal控制控制(kngzh
43、)存储器存储器（ROM）指令指令(zhlng)操操作码作码微指令转移的微指令转移的控制条件控制条件/SCC微指令寄存器微指令寄存器0MRW SA I86 B口口 0SST DC2 0 I20 SB I53 A口口 SSHSCI DC1CP/G读命令读命令1.确定指令功能与格式确定指令功能与格式 2.划分指令执行步骤划分指令执行步骤 3.分配微指令地址分配微指令地址 4.设计微指令内容设计微指令内容5.把新微指令写入控存把新微指令写入控存 6.需要时修改需要时修改 MAPROM 和和 SCC Gal 等等 7.调试并且运行调试并且运行B 口二选一口二选一A 口二选一口二选一IR.SRIR.DR/
44、MAP/PLSBSA第35页/共48页第三十六页，共48页。微程序控制器部件微程序控制器部件56位的微指令位的微指令(zhlng)字长字长 微下地址字段微下地址字段16位位 控制命令字段控制命令字段40位位7 片片 28C64 组成控存组成控存1 片片 28C65，从指令，从指令(zhlng)操操 作码产生微地作码产生微地址址1 片片 374 存存 8 位下地位下地址址1 片片 273 存存 8 位条件位条件码码1 片片377存存8位现微地位现微地址址1 片片Am2910给出下给出下一条一条 微指令微指令(zhlng)地址地址1 片片GAL 按判断条件按判断条件产产 生微指令生微指令(zhln
45、g)转移信号转移信号/CC5 片片GAL用作为用作为 5 片片 8位位 的的 D 触发器的寄触发器的寄存器存器2 片片GAL 实现两个实现两个4 位的位的 2 选选 1 芯片功能芯片功能16位的指令位的指令(zhlng)寄存器寄存器 IR16位的程序计数器位的程序计数器 PC PC第36页/共48页第三十七页，共48页。微命令字段的编码微命令字段的编码微命令字段的编码微命令字段的编码(bin m)(bin m)译码方法译码方法译码方法译码方法 1.直接直接(zhji)控制法控制法 直接直接(zhji)用微指令字的一位用微指令字的一位作一个控制信号则简单且速度快，作一个控制信号则简单且速度快，但
46、会使微指令字变得很长。但会使微指令字变得很长。2.字段直接字段直接(zhji)编译法编译法 把互斥的命令分在一组加以编码，把互斥的命令分在一组加以编码，经译码器给出命令，经译码器给出命令，速度会稍慢，但可大大减短微指令速度会稍慢，但可大大减短微指令字长度，确保互斥。字长度，确保互斥。3.字段间接编译法字段间接编译法 是对直接是对直接(zhji)译码的的一种改进，译码的的一种改进，可进一步缩短微指令字长度，即一可进一步缩短微指令字长度，即一个字段的某些微命令还受另一字段个字段的某些微命令还受另一字段的制约。的制约。4.常数源字段常数源字段 微指令中分配几位，用于给出特定微指令中分配几位，用于给出
47、特定用途的有关数值。用途的有关数值。第37页/共48页第三十八页，共48页。五、五、为每一条微指令分配为每一条微指令分配(fnpi)微地址微地址 需要为每一条微指令在控存中分配一需要为每一条微指令在控存中分配一需要为每一条微指令在控存中分配一需要为每一条微指令在控存中分配一个合适的地址，这是合理地组织微程序的个合适的地址，这是合理地组织微程序的个合适的地址，这是合理地组织微程序的个合适的地址，这是合理地组织微程序的重要工作；重要工作；重要工作；重要工作；1.1.首先确定微指令中下地址字段的组首先确定微指令中下地址字段的组首先确定微指令中下地址字段的组首先确定微指令中下地址字段的组成；成；成；成
48、；2.2.再按每一条微指令在控存中的位置再按每一条微指令在控存中的位置再按每一条微指令在控存中的位置再按每一条微指令在控存中的位置(wi zhi)(wi zhi)，来安排下地址字段各部分的编，来安排下地址字段各部分的编，来安排下地址字段各部分的编，来安排下地址字段各部分的编码，码，码，码，这与控制器的这与控制器的这与控制器的这与控制器的 具体线路与方案具体线路与方案具体线路与方案具体线路与方案 有关。有关。有关。有关。第38页/共48页第三十九页，共48页。PC 0 AR PCPCPC+1/MAP寄存器之间寄存器之间运算运算(yn sun)与传送与传送 读、写内存读、写内存(ni cn)AR
49、地址地址 AR 地址地址(dzh)读、写内存读、写内存 或或 I/O 接口接口 读、写内存读、写内存 PC地址地址教学计算机的基本指令、教学计算机的基本指令、扩展指令扩展指令执行流程图执行流程图A组组B组组C组组D组组/ResetB、C、D组组C 组指令也是组指令也是 2 次读写内存，第次读写内存，第 1 次的读操作和第次的读操作和第 2 次的送地址操作同次的送地址操作同时完成，只用时完成，只用 3 步执行了两次内存读步执行了两次内存读写过程。写过程。仅在教学机加电启动时执行仅在教学机加电启动时执行1次次 IR(AR)第39页/共48页第四十页，共48页。加电启动加电启动(qdng)时，时，执
50、行执行 0 PC接下来的两步，接下来的两步，完成完成(wn chng)取取指操作指操作按指令按指令(zhlng)操作操作码，码，读出相应微指令读出相应微指令(zhlng)按指令具体功能按指令具体功能,再分别用再分别用 1、2、3、4 步完成不同步完成不同指令组的中各条指令组的中各条指令的执行过程指令的执行过程最后检查中断请最后检查中断请求信号，有请求求信号，有请求时则响应中断，时则响应中断，否则开始下一条否则开始下一条指令的执行过程指令的执行过程第40页/共48页第四十一页，共48页。六、六、微指令控制信号微指令控制信号(xnho)字字段编码段编码为每一条为每一条为每一条为每一条(y tio)