微機(jī)原理與應(yīng)用3

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,第三章 微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理,本章從一個(gè)簡(jiǎn)化了的模型機(jī)著手，逐步講述一般計(jì)算機(jī)的各種基本功能,本章學(xué)習(xí)內(nèi)容：,1.,微機(jī)基本結(jié)構(gòu),2.,分析信息流動(dòng)過程,3.如何將,ROM,中的指令變化為動(dòng)作,4.程序設(shè)計(jì)步驟,5.控制部件功能、結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生控制字的過程,1,一.微機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化形式,2,二.指令系統(tǒng),五種功能：,1.傳數(shù),2.加法,3.減法,4.輸出,5.停機(jī),LDA,ADD,SUB,OUT,HLT,3,LDA,ADD,SUB,OUT,HLT,某數(shù),A,某數(shù)+,A,A,A,-某數(shù),A,從,A,O,停機(jī),指令系統(tǒng),：所有的指令集合,4,例程：,要將,R9、RA、RB、RC,四個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)容相加，再減去,RD,單元，最后輸出到,O,寄存器，然后停機(jī),LDA R9,ADD RA,ADD RB,ADD RC,SUB RD,OUT,HLT,;R9,(A),;(,A)+(RA),(A),;(,A)+(RB),(A),;(,A)+(RC),(A),;(,A)-(RD),(A),;(,A),(O),;停機(jī),助記符,操作數(shù),注釋,5,三.程序設(shè)計(jì),1.本機(jī)器并不認(rèn)識(shí)這些英文字母，必須翻譯成1001001等的二進(jìn)制形式，然后根據(jù)二進(jìn)制位去設(shè)定,PROM,中的開關(guān),K,IJ,2.翻譯好的程序（二進(jìn)制碼），存放在何處，計(jì)算機(jī)才會(huì)自動(dòng)去取，即存儲(chǔ)器空間的分配。,6,1.助記符的翻譯,助記符,操作碼,LDA,0000,ADD,0001,SUB,0010,OUT,1110,HLT,1111,助記符與操作碼,7,二.存儲(chǔ)器分配,本程序共使用7條指令，每條指令占一個(gè)字節(jié),數(shù)據(jù),R9RD，,每個(gè)數(shù)據(jù)占一個(gè)字節(jié),R0R6,存放程序,R7RF,存放數(shù)據(jù),8,三.將源程序翻譯成目的程序,匯編語言程序（先有）,二進(jìn)制碼程序（后有）,源,目的,9,源程序 目的程序 單元地址,LDA R9 0000 1001 0000(R0),ADD RA 0001 1010 0001(R1),ADD RB 0001 1011 0010(R2),ADD RC 0001 1100 0011(R3),SUB RD 0010 1101 0100(R4),OUT 1110 XXXX 0101(R5),HLT 1111 XXXX 0110(R6),程序區(qū),10,16 0001 0000 1001(R9),20 0001 0100 1010(RA),24 0001 1000 1011(RB),28 0001 1100 1100(RC),32 0010 0000 1101(RD),源程序 目的程序 單元地址,數(shù)據(jù)區(qū),11,四.程序及數(shù)據(jù)輸入到,PROM,12,四.執(zhí)行指令的例行程序,1.環(huán)行計(jì)數(shù)器及機(jī)器節(jié)拍,13,2.取指周期及執(zhí)行周期,指令從,PROM,中取出,IR,CON,三個(gè)節(jié)拍,取指周期：,執(zhí)行周期,：,分析執(zhí)行指令,余下的3個(gè)節(jié)拍,14,以,LDA R9,為例說明取指三節(jié)拍,啟動(dòng)并清0后：,PC=0000,IR=0000 0000,1.第一拍,T0=1,PC,MAR,CON=C,P,E,P,L,M,E,R,L,I,E,I,L,A,E,A,S,U,E,U,L,B,L,O,0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0,2.第二拍,T1=1,指令,IRCON(,高4位,),CON=C,P,E,P,L,M,E,R,L,I,E,I,L,A,E,A,S,U,E,U,L,B,L,O,0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0,3.第三拍,T2=1,PC,PC+1,CON=C,P,E,P,L,M,E,R,L,I,E,I,L,A,E,A,S,U,E,U,L,B,L,O,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,這三步對(duì)每條指令都一樣,取指周期,15,執(zhí)行周期三節(jié)拍,這三節(jié)拍執(zhí)行的操作根據(jù),IR,CON,的內(nèi)容不同而不同,4.,第四拍,T3=1,IR,高4位=0000，經(jīng)控制器譯碼分析,CON=C,P,E,P,L,M,E,R,L,I,E,I,L,A,E,A,S,U,E,U,L,B,L,O,0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0,(,IR),低4位,MAR,5.,第五拍,T4=1,IR,高4位=0000，經(jīng)控制器譯碼分析,CON=C,P,E,P,L,M,E,R,L,I,E,I,L,A,E,A,S,U,E,U,L,B,L,O,0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0,(PROM),9,A,6.,第六拍,T5=1,IR,高4位=0000，經(jīng)控制器譯碼分析,空操作,16,節(jié)拍,指令,機(jī)器周期（指令周期）,取指周期,執(zhí)行周期,T,0,T,1,T,2,T,3,T,4,T,5,LDA,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,IRROM,L,I,=1,，,E,R,=1,PCPC+1,C,P,MARIR,L,M,=1,，,E,I,=1,AROM,L,A,=1,，,E,R,=1,ADD,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,IRROM,L,I,=1,，,E,R,=1,PCPC+1,C,P,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,BROM,L,B,=1,，,E,R,=1,AA+B,L,A,=1,，,E,U,=1,SUB,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,IRROM,L,I,=1,，,E,R,=1,PCPC+1,C,P,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,BROM,L,B,=1,，,E,R,=1,AA+B,L,A,=1,，,E,U,=1,OUT,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,IRROM,L,I,=1,，,E,R,=1,PCPC+1,C,P,OA,L,O,=1,，,E,A,=1,HLT,MARPC,L,M,=1,，,E,P,=1,IRROM,L,I,=1,，,E,R,=1,PCPC+1,C,P,HLT,17,五.控制部件,控制部件包括：,1.環(huán)形計(jì)數(shù)器,2.指令譯碼器,3.控制矩陣,4.其它控制電路,控制器,18,指令寄存器,IR,控制器,高4位,指令寄存器,IR,指令譯碼器,環(huán)行分配器,矩陣,高4位,CON,19,指令寄存器,IR,高4 位,指令,LDA,的高4位為：0000,譯碼器輸出,LDA,線高，其余為低,T0=1，E,P,=1，L,M,=1,PC,MAR,T1=1，L,I,=1，E,R,=1,T2=1，C,P,=1,PROM,IR,PC=PC+1,T3=1，L,M,=1，E,I,=1,IR（,低4位）,MAR,T4=1，E,R,=1，L,A,=1,PROM(R9),A,T5=1，,空拍,20,三.其它控制電路,21,六.現(xiàn)代技術(shù)在微機(jī)中的應(yīng)用,1.流水線技術(shù),2.高速緩存技術(shù),3.虛擬存儲(chǔ)器,22,1.流水線技術(shù),順序非流水線取/執(zhí)行指令,流水線取/執(zhí)行指令,23,2.高速緩存技術(shù),24,3.虛擬存儲(chǔ)器,RAM,硬盤,虛擬存儲(chǔ)器,25,4.現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用,26,