1、计原与汇编计原与汇编5第一节第一节 中央处理器的总体结构中央处理器的总体结构CPUCPU功能：从主存取指、解释、执行指令。功能：从主存取指、解释、执行指令。程序控制功能、数据处理功能、操作定程序控制功能、数据处理功能、操作定序功能序功能CPUCPU基本组成：基本组成：p 控制部件控制部件(CU)CU)p 算术逻辑运算部件（算术逻辑运算部件（ALUALU）p Cache Cache存储器存储器p 中断系统中断系统p 各种寄存器各种寄存器p CPU CPU内部数据通路内部数据通路第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）第五章第五章 中
2、央处理器（中央处理器（CPUCPU）第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）IBUS W AX（1）寄存器组）寄存器组3、CPU中寄存器设置 R地址(AX),WE,W-BREWEWESIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHR-IBUSR地址地址R地址地址W-BALAHW-BIBUS第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）ALALB B IBUSIBUS ：R R地址（地址（ALAL），），RERE，W-BW-B，R-IBUS R-IBUS （1）寄存器组）寄存器组3、CPU中寄存器设置REWESIDIBPSPD
3、LDHCLCHBLBHALAHR-IBUSR地址地址R地址地址RER-IBUSW-BALIBUSW-B第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（2）总线暂存器RBL 3、CPU中寄存器设置例：AX W RBL：R地址（AX），RE，W-B、R-IBUS、IBUS-RBLREWESIDIBPSPDLDHCLCHBLBHALAHR-IBUSR地址地址R地址地址W-BW-BRER-IBUSRBLIBUS-RBLIBUS-RBL第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（3）移位寄存器（SR）例：将RBL中一个字内容算术左移一位 3、CPU中寄存器设置RBL-IBUS，IBUS-
4、SR，SALC，W-B，SR-IBUS，IBUS-RBL第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）n 16位，只存指令的前2个字节（前两个字节为操作码和寻址方式）。n IBUS-IR用于控制将IBUS上的指令打入 IR。（5）PC（程序计数器）n 16位专用寄存器，具有自增功能。n 一条指令结束前必须自动改变成下地址。（4）IR（指令寄存器）3、CPU中寄存器设置PCIBUS-PCIRIBUS-IRPC+1 0-PCIRPCIBUS-IR0-PCIBUS-PCPC+1PC-IBUSPC-IBUSIBUS第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）MDR:R MDR DBUS
5、M（6）MAR和MDR MAR:地址=MAR=ABUS 对主存的控制信号：MRD（读），MWR（写），W-B（字/字节）3、CPU中寄存器设置第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（6）MAR和MDR 例：从内存取指到IR中。3、CPU中寄存器设置 PC-IBUS、IBUS-MAR MAR-ABUS，MRD，W-B，BUS-MDR，I-DBUS MDR-IBUS、IBUS-IR（7）标志寄存器FR0-PCPC+1ABUSDBUSCBUS MAR-ABUSMARR地址地址R-IBUSREWEIBUS-MAR移位移位寄存寄存器器SRFRPCIBUS-PCIBUS-IRCUTS控制信号
6、控制信号主存主存 Memory MDRMDR-DBUS MDR-IBUSRBLIBUS-RBLRBL-IBUSALUADDCSUBC IBUS寄寄存存器器组组PC-IBUSMUXBUS-MDRI-DBUSHALT0000H0002HFFFEH0001H0003HFFFFH偶体偶体奇体奇体MRDMWR W-BW-BRARBALU-IBUSANDCORC IBUS-RA IBUS-RBSHLCSALCROLCIBUS-SRSR-IBUSW-BIRPCPC-IBUSIBUS-MARMAR MAR-ABUSMRDW-BI-DBUSBUS-MDRMUXMDR MDR-IBUSIBUS-IRIR MAR-
7、IBUS第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）4、ALU部件及控制部件u ALU部件基本运算：ADDC，SUBC，ANDC，ORC，XORC，NOTC，INCAC，DECAC等p 例：BX+RBL W AX所产生的控制信号为：R地址（BX），RE，W-B，R-IBUS，IBUS-RA，RBL-IBUS，IBUS-RB，ADDC，ALU-IBUS，R地址（AX），WE，W-Bu 控制部件CU第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）时序控制方式：微操作与时序信号之间采取何种关系。时序控制方式：微操作与时序信号之间采取何种关系。一、一、同步控制同步控制方式方式 各项微操作由
8、统一的时序信号进行同步控制。各项微操作由统一的时序信号进行同步控制。二、同二、同步控制步控制方式的多级时序系统方式的多级时序系统p多级时序概念：多级时序概念：（1 1）指令周期：执行一条指令的时间。）指令周期：执行一条指令的时间。（2 2）机器周期：（）机器周期：（CPUCPU工作周期）工作周期）把指令周期分成若干个子周期，每个子周期称为把指令周期分成若干个子周期，每个子周期称为 机器周期。机器周期。（3 3）节拍（时钟周期）：完成一步基本操作的时间段。）节拍（时钟周期）：完成一步基本操作的时间段。（4 4）时钟脉冲信号：时序系统的基本定时信号。）时钟脉冲信号：时序系统的基本定时信号。第二节第
9、二节 指令周期与指令流程指令周期与指令流程第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T4 T1T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T4 T1节拍节拍CLKCLK取指周期取指周期取数周期取数周期执行周期执行周期指令周期指令周期第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）模型机设置五种工作周期：（1）取指周期FI：取指译码（2）目的周期DST：形成目的地址，获得目的操作数（3）源周期SRC：形成源地址，获得源操作数（4）执行周期EXC：运算、存结果/形成转移地址（5）中断响应周期INT：进行中断处理 周期状态
10、触发器：5个触发器对应上面5种工作周期，任一时刻只有一个为1。第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）p 组合逻辑控制时序系统的组成组合逻辑控制时序系统的组成三、时序系统三、时序系统机器周期状机器周期状态发生器态发生器节拍电位节拍电位发生器发生器时钟脉冲信时钟脉冲信号发生器号发生器主振信号主振信号启动启动停止停止T1 T2 T1 T2 Tn TnCLKCLKFI DSTFI DST EXC EXC 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）p 微程序控制时序系统的组成微程序控制时序系统的组成三、时序系统三、时序系统节拍电位节拍电位发生器发生器T1 T2 T1 T2 Tn
11、Tn时钟脉冲时钟脉冲CLKCLK信号发生器信号发生器主振信号主振信号启动启动停止停止CLKCLK第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）四、指令系统（一）指令格式立即数高立即数低位移量低MOD REG R/M位移量高OP(6)d w 1、双操作数指令代码格式:长度1-6B第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）指令目的操作数 源操作数操作特征部分MOV REGR/M10 00 10 dwMOV MImm11 00 01 1wADD REGR/M00 00 00 dwADD R/MImm10 00 00 0wAND R/MREG00 10 00 dwAND R/MImm1
12、0 00 00 0wd=1，目的操作数由REG字段给出w=1，字操作REGW=0 W=1 000ALAX001CLCX010DLDX011BLBX100AHSP101CHBP110DHSI111BHDIMODR/M00 01 10 11000 (BX)+(SI)(BX)+(SI)+D8 (BX)+(SI)+D16 AL/AX 001 (BX)+(DI)(BX)+(DI)+D8 (BX)+(DI)+D16 CL/CX010 (BP)+(SI)(BP)+(SI)+D8(BP)+(SI)+D16 DL/DX011 (BP)+(DI)(BP)+(DI)+D8(BP)+(DI)+D16 BL/BX100
13、 (SI)(SI)+D8(SI)+D16 AH/SP101(DI)(DI)+D8(DI)+D16 CH/BP110 D16(BP)+D8 (BP)+D16 DH/SI111(BX)(BX)+D8(BX)+D16 BH/DI第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）例1：指令MOV VAR，5678H。该指令的操作码OPCODE为 1100011，REG为辅助操作码，其值为000。设VAR对应地址为2000H。这条指令的代码如何？解：OPCODE W MOD REG R/M 位移量低位移量低 位移量高位移量高 立即数低立即数低 立即数高立即数高110001110000011000H20
14、HC7 06 00 20 78 56H78H56H第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）例2：指令ADD AX,BX。这条指令的代码如何？解：OPCODE d W MOD REG R/M000000100011101103 C3H第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）2、单操作数指令代码格式 操作码扩展：OPCODE=1111111 OP2为辅助操作码7 1 0 7 6 5 3 2 0OPCODE W MOD OP2 R/M B1操作特征 B2寻址特征 disp-low disp-high B3-B4位移量 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）例3：
15、指令INC AL。这条指令的代码如何？解：OPCODE W MOD REG R/M1111111000011000FE C0H第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（二）指令分类 1、数据传送类指令（1）MOV DST，SRC （SRC）DSTp SRC可采用立即寻址、R寻址、直接寻址、R间址、变址/基址、基址变址寻址等。p DST不能采用立即寻址，其他同SRC。p 采用双操作数指令代码格式，长度为2-6字节。第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（2）PUSH SRC n （SP）-2 SP，（SRC）（SP）n SRC为R，为单字节指令n SRC为M，为2 4字
16、节（3）POP DST n (SP)）DST，（SP）+2 SPn DST为R，为单字节指令n DST为M，为2 4字节第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（1）双操作数：ADD/SUB DST，SRC 寻址方式与指令代码格式、长度同MOV 指令功能：（DST）OP（SRC）DST 2、算术运算类指令第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（2）单操作数p INC/DEC DSTp 指令功能：OP（DST）DST p 寻址方式同MOVp 采用单操作数指令代码格式，长度2-4字节。第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（1）双操作数：AND/OR/XOR
17、 DST，SRC 寻址方式与指令代码格式、长度同MOV 指令功能：（DST）OP（SRC）DST 3、逻辑运算类指令第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（2）单操作数p NOT DSTp 指令功能：OP（DST）DST p 寻址方式同MOVp 采用单操作数指令代码格式，长度2-4字节。第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（3）移位指令p SAL/SAR/SHL/SHR/ROL/ROR DST，1p 指令功能：OP（DST）DSTp 寻址方式同MOVp 采用单操作数指令代码格式第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（2）条件转移指令 JX 目标地址；
18、转移条件：X X成立：则（IP）+disp IP；否则：顺序执行 包括JO、JS、JZ、JP、JC4、控制转移类指令（1）无条件转移指令JMP 目标地址；功能:（IP）+disp IP5、处理器控制类指令 HLT停机指令第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）n 以工作周期为线索，拟定各类指令在本工作周期操作流程易于优化n 按指令类型分别拟定指令流程易于理解拟定指令流程通常有两种方式（三）指令流程第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）1、取指流程FI0 PCMARFI1 M MDR IR；PC+1 PC2、MOV指令流程（1）FI同前（2）DSTPC+1=PCRdRD
19、16DRDRb RiFIPC+1=PCPC=MARM=MDR=RAPC+1=PCRb=RBPC+1 =PCRA+RB=RBLRi=RBRA+RB=MARPC+1=PCPC=MARM=MDR=MARPC+1=PCPC+1=PCPC+1=PCPC=MARM=MDR=RAPC+1=PCR=RBPC+1 =PCRA+RB=MARPC+1=PCR=MARDST0DST1DST2DST3DST4DST5DST6DST7D16D16RBL=RA第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）MOV指令微操作时间表：指令微操作时间表：DST0：PC+1、IBUS-PC、T+1(Rd)(CLK)、1T0(R
20、d)(CLK)1SRC(Rd)(CLK)DST1：RE(R)、W-B(R)、R-IBUS(R)、PC-IBUS(R)IBUS-MAR、T+1(R)(CLK)、1T0(R)(CLK)1SRC(R)(CLK)DST2：MAR-ABUS、MRD、W-B(W)、I-DBUS、BUS-MDR MDR-IBUS、IBUS-MAR(D16)、IBUS-RA(D16)、PC+1 IBUS-PC、T+1(CLK)（3）SRC：同DST类似PC MARPC MARM MDR MARPC+1 PCPC MARM MDR RAPC+1 PCRA+RB MARR MARWRBL RdMDR MRBL MDRRMRsRD
21、 RDRb RiD16SRC0SRC1SRC2SRC3SRC4SRC5EXC0EXC1SRC6SRC7R RBLMAR SRImdPC MARM MDR RBLPC+1 PC PC+1 PCSR MARImd16M MDR RBLM MDR RBLPC+1 PC PC+1 PCR RBD16M MDR RBLM MDR RAPC+1 PCRA+RB RBL PC+1 PCRb RBD16M MDR RBLRBL RARi RBRA+RB MAR第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）例例1 1 拟出拟出MOV AX,2130H MOV AX,2130H 的指令流程的指令流程解:FI
22、0PC=MAR FI1M=MDR=IR,PC+1=PC DST0PC+1=PC SRC0MAR=SR SRC1PC=MAR SRC2M=MDR=RBL,PC+1=PC SRC3SR=MAR,PC+1=PC EXC0RBL=AX 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）FI0 PC-MAR PC-IBUS,IBUS-MAR,T+1(CLK)FI1 M-MDR-IR MAR-ABUS,MRD,W-B,I-DBUS,BUS-MDR,MDR-IBUS，IBUS-IRPC+1-PC PC+1,IBUS-PC,1-T0(CLK),1-DST(CLK)DST0 PC+1-PC PC+1,IBUS
23、-PC,T+1(CLK)DST1 PC-MARPC-IBUS,IBUS-MAR,T+1(CLK)DST2 M-MDR-RA MAR-ABUS,MRD,W-B,I-DBUS,BUS-MDR,MDR-IBUS，IBUS-RA PC+1-PC PC+1,IBUS-PC,T+1(CLK)DST3 DI-RBRE,W-B,R-IBUS,IBUS-RB PC+1-PC PC+1,IBUS-PC,T+1(CLK)DST4 RA+RB-MAR ADDC,ALU-IBUS,IBUS-MAR，1-T0(CLK),1-SRC(CLK)SRC0 CL-RBL RE,W-B,R-IBUS,IBUS-RBL，1-T0(C
24、LK),1-EXC(CLK)EXC0 RBL-MDR RBL-IBUS，I-DBUS,BUS-MDR,T+1(CLK)EXC1 MDR-M MDR-DBUS，MWR，W-B，1-T0(CLK),1-FI(1-INT)(CLK)例例2：拟出：拟出MOV 1234HDI，CL的指令流程与微操作时间表的指令流程与微操作时间表3.双操作数的算逻指令流程(1）FI同MOV (2)DST：PC+1=PCRdRD16DRDRb RiFIPC+1=PCPC=MARM=MDR=RAPC+1=PCRb=RBPC+1 =PCRA+RB=RBLRi=RBRA+RB=MARPC+1=PCPC=MARM=MDR=MARP
25、C+1=PCPC+1=PCPC=MARM=MDR=RAPC+1=PCR=RBPC+1 =PCRA+RB=MARPC+1=PCR=MARDST0DST1DST2DST3DST4DST5DST6DST7DST8D16D16RBL=RARd=SRM=MDR=SRM=MDR=SRPC+1=PCM=MDR=SRM=MDR=SR（3）SRC：同DST类似PC MARPC MARM MDR MARPC+1 PCPC MARM MDR RAPC+1 PCRA+RB MARR MARWSR RAMDR MRMRsRD RDRb RiD16SRC0SRC1SRC2SRC3SRC4SRC5EXC0EXC1SRC6S
26、RC7R RBMAR RBLImdPC MARM MDR RBPC+1 PC PC+1 PCRBL MARImd16M MDR RBM MDR RBPC+1 PC PC+1 PCR RBD16M MDR RBM MDR RAPC+1 PCRA+RB RBL PC+1 PCRb RBD16M MDR RBRBL RARi RBRA+RB MAREXC2SR RARARB RdRARB MDR4.单操作数的算逻指令流程（1）FI同双操作数的算逻指令；（2）DST与双操作数的算逻指令流程基本一致，只是只是 取出的目的操作数直接放在取出的目的操作数直接放在RA中，而不是中，而不是SR中中。（3）EXC
27、流程如下取取 指指 单操作数算逻指令单操作数算逻指令RA Rd取取 目的操目的操 作作 数数MDR MFIDSTEXC0EXC1MRRA MDR第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）移位指令流程（1）FI和DST同双操作数的算逻指令 （2）EXC如下DSTSR RdMDR MEXC0EXC1MRSR MDR6、转移指令流程取指转移指令PC MARPC MARM w MDR RA PC+1 PCPC+1 PCPC RBPC RB RA+RB PC RA+RB PCPC+1 PCFIJMPJXJO，JS，JP，JZ，JCJXEXC0EXC1EXC2EXC3EXC4D8M B MDR
28、RA PC+1 PCD16第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）设计控制部件的两种方式 组合逻辑控制和微程序控制第三节第三节 微程序控制部件的组成与设计微程序控制部件的组成与设计一、微程序控制概念一、微程序控制概念微操作控制信号产生电路译码 R-IBUS IBUS-RA微指令寄存器时序系统 IR控制存储器（ROM）CM（4K*33b）微程序计数器微地址形成电路寄存器地址来源选择电路 R地址PC微地址暂存器标志寄存器程序计数器FRPC操作码 d w modregr/m（IR字段）RBI微操作控制信号.（IR字段）RBI-R地址（IR字段）reg-R地址（IR字段）r/m-R地址 第
29、五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）1 1、微程序执行过程的描述、微程序执行过程的描述 一条指令对应的微程序的执行过程是：一条指令对应的微程序的执行过程是：（1）开机加电或复位时，由硬件将开机加电或复位时，由硬件将 PC设置为公共取指微程序的设置为公共取指微程序的 第第1条微指令所在的微地址值；条微指令所在的微地址值；（2）根据根据 PCPC的内容，将相应地址的微指令读入的内容，将相应地址的微指令读入 IRIR中，译码后中，译码后 发出微命令，在时序系统配合下，产生相应的微操作控制信发出微命令，在时序系统配合下，产生相应的微操作控制信 号，然后根据后继微地址的形成方式，修改号，然
30、后根据后继微地址的形成方式，修改 PCPC的内容，取的内容，取 出后续微指令，直到完成一条机器指令的取指工作；出后续微指令，直到完成一条机器指令的取指工作；（3 3）由）由IRIR中的操作码及微指令中指定的若干位微地址相拼接，通中的操作码及微指令中指定的若干位微地址相拼接，通 过微地址形成电路，生成该条机器指令的微程序入口地址；过微地址形成电路，生成该条机器指令的微程序入口地址；（4）根据形成的微地址及后续微地址产生方式，将该条机器指令）根据形成的微地址及后续微地址产生方式，将该条机器指令 相对应的微程序全部执行完毕，实现指令功能；相对应的微程序全部执行完毕，实现指令功能；（5）返回公共取指微
31、程序，取出下一条机器指令，如此反复。）返回公共取指微程序，取出下一条机器指令，如此反复。第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）2、基本概念和术语（1）微命令与微操作微命令：最小单位的控制信号，如开/关控制门等微操作：由微命令控制实现的基本操作第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）微命令字段（微操作控制字段）：记录各微操作所对应的控制信号顺序控制字段（微地址字段）：记录下一条将要执行的微指令地址微周期：从CM中读取一条微指令并执行相应的微操作所需的时间（2）微指令与微周期 微指令：若干个微命令的组合，实现可并行的操作第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）
32、（4）工作程序与微程序、主存储器与CM工作程序：以机器指令为单位存放在主存中微程序：以微指令为单位存放在CM中不能互相取代（3）相容性和相斥性微命令相容性微命令：在一个微周期可同时发出的微命令相斥性微命令：同一个微周期不能同时发出的微命令第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（1）直接控制编码（不译码法）不译码：每一位代表一个微命令，1有效优缺点：控制 简单、速度 快、并行性 好 长度 长二、微指令结构设计1、微命令字段的设计第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）p把相斥性微命令组合在同一字段中，采用编码方式存取。p把相容性微命令组合在不同字段中，各段单独译码。（2
33、）字段直接编译法 译码译码译码译码译码译码微命令字段微命令字段顺序控制字段顺序控制字段微指令微指令第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（3）字段间接编译法译码译码译码 微命令字段1字段2字段n顺序控制字段微指令微命令字段第1类微命令 第2类微命令第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）2、微程序的顺序控制 （一）微程序入口地址的形成 应根据应根据IR中的机器指令操作码来形成。中的机器指令操作码来形成。例：由由IRIR中的操作码及微指令中指定的若干位微地址相拼接中的操作码及微指令中指定的若干位微地址相拼接第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（二）后继微
34、地址的形成（1）计数器增量方式：PC微命令字段转移微地址 转移方式p 顺序执行顺序执行转移方式转移方式=J0，PC+1=PC，由，由 PC提供后继微地址提供后继微地址p 无条件转移：无条件转移：转移方式转移方式=J1，由转移微地址字段给出转移的微地址，由转移微地址字段给出转移的微地址p 条件转移：条件转移：转移方式转移方式=J2，条件成立，则由转移微地址字段给出转移的微地址条件成立，则由转移微地址字段给出转移的微地址第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（2 2）断定测试转移方式）断定测试转移方式微命令字段 测试字段下地址字段p 微程序顺序执行时：微程序顺序执行时：由由下地址字段
35、直接下地址字段直接提供后继微地址提供后继微地址p 微程序有分支时：微程序有分支时：由测试字段给出应测试的状态，根据测试的状由测试字段给出应测试的状态，根据测试的状 态标志位产生相应的后继微地址态标志位产生相应的后继微地址第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）三、微指令格式 1、水平型微指令 一条微指令中并行定义多个微命令，并且在数据通路 中能够并行执行多种微操作的微指令格式。一般采用 直接控制编码、字段直接编码及字段间接编码。并行性高，长度长2、垂直型微指令 类似于机器指令操作码的设计方式，对微操作码 字段进行编码，并行能力低 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）
36、四、微程序设计1、模型机微指令结构STOIBSRSRWSW-BSRSELSRBISIBTORSTOMDRSMDRDBSMARABSALUSSHIFTSPCSMSHALTS PC3b2b1b2b3b3b2b1b1b3b2b2b1b4b3b032（1）STOIB：送CPU内总线IBUS的三态门控制字段（2）SRSRW：寄存器组读写控制字段（3）SW-B：字-字节选择控制字段（4）SRSEL：R地址来源选择控制字段（5）SRBI：形成寄存器间接寻址R、变址寻址DR及基址变址寻址DRbRi 等寻址方式中的寄存器地址的控制字段（6）SIBTOR：接收CPU内总线IBUS上的数据的控制字段（7）STOMD
37、R：MDR接收数据控制字段 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）（8）SMDRDB：MDR内容输出到数据总线DBUS的控制字段（9）SMARAB：MAR内容输出到地址总线ABUS的控制字段（10）SALU：ALU算术逻辑运算控制字段（11）SSHIFT：移位控制字段（12）SPC：PC加1、清0控制字段（13）SM：存储器读写控制字段（14）SHALT：停机控制字段（15）SPC：后继微地址（PC内容）形成控制字段 STOIBSRSRWSW-BSRSELSRBISIBTORSTOMDRSMDRDBSMARABSALUSSHIFTSPCSMSHALTS PC3b2b1b2b3b3
38、b2b1b1b3b2b2b1b4b3b032第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）微地址FFDH 101 00 0 00 000 111 00 0 0 000 000 00 00 1 00002、微程序编制STOIBSRSRWSW-BSRSELSRBISIBTORSTOMDRSMDRDBSMARABSALUSSHIFTSPCSMSHALTS PC3b2b1b2b3b3b2b1b1b3b2b2b1b4b3b032FFEH 110 00 1 00 000 110 10 0 1 000 000 01 01 1 0000FFFH 000 00 0 00 000 000 00 0 0 00
39、0 000 00 00 1 0010第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）第四节第四节 组合逻辑控制部件的组成与设计组合逻辑控制部件的组成与设计 R-IBUS IBUS-RA PC+1 PC 程序计数器标志寄存器三选一多路开关寄存器地址形成电路时序系统 中断信号 机器周期节拍 时钟脉冲R地址Rb/Ri-R地址Rb/Ri机器周期IR操作数 d w mod reg r/m 微操作控制信号组合逻辑控制部件微操作控制信号发生器r/m-R地址reg-R地址 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）PC-IBUS=FIPC-IBUS=FIT0+MOVT0+MOVDSTDSTT1(
40、D16+DR+DRbRi)+T1(D16+DR+DRbRi)+PC+1=FIPC+1=FIT1+DSTT1+DSTT0+MOVT0+MOVDSTDSTT2(D16+DR+DRbRi)+T2(D16+DR+DRbRi)+IBUS-IR=FIIBUS-IR=FIT1(CLK)T1(CLK)T+1=FIT+1=FIT0+MOVT0+MOVDSTDSTT0(Rd)+MOVT0(Rd)+MOVDSTDSTT1(R)+T1(R)+一、微操作控制信号的逻辑综合一、微操作控制信号的逻辑综合 第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）二、R地址的产生reg R地址=d （DST+EXC）+d SRCr
41、/m R地址=（mod=11）(d （DST+EXC）+d SRC)Rb/Ri R地址=（mod=11）(d DST+d SRC)第五章第五章 中央处理器（中央处理器（CPUCPU）第五节 CPU发展简介多级多级CacheCache流水线技术流水线技术RISCRISC技术技术多核技术多核技术0-PCPC+1ABUSDBUSCBUS MAR-ABUSMARR地址地址R-IBUSREWEIBUS-MAR移位移位寄存寄存器器SRFRPCIBUS-PCIRIBUS-IRCUTS控制信号控制信号主存主存 Memory MDRMDR-DBUS MDR-IBUSRBLIBUS-RBLRBL-IBUSALUADDCSUBC IBUS寄寄存存器器组组PC-IBUSMUXBUS-MDRI-DBUSHALT0000H0002HFFFEH0001H0003HFFFFH偶体偶体奇体奇体MRDMWR W-BW-BRARBALU-IBUSANDCORC IBUS-RA IBUS-RBSHLCSALCROLCIBUS-SRSR-IBUSW-B MAR-IBUS
