《计算机原理与汇编CPU的工作原理与微程序设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机原理与汇编CPU的工作原理与微程序设计课件（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第六章 CPU的工作机理与微程序设计,第一节 模型机总体结构 第二节 指令流程与组合逻辑控制器 第三节 微程序控制原理 第四节 微程序设计,2,第六章 CPU的工作机理与微程序设计,CPU的设计步骤大致如下：,1、拟定指令系统 2、确定总体结构 3、设计产生各种微命令的控制部件： 两种类型组合逻辑、微程序,3,以8086/8088的结构及指令系统为基础简化设计模型机,一、总体结构,单BUS结构：CPU、存储器及I/O部件挂 接在一组系统总线上，同步方式工作 只保留EU结构,第一节 模型机总体结构,4,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,GR#,GR IB,
2、RDGR,WRGR,W/B,D IB,CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,IR,CPIR,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,系统 总线,5,二、CPU内总线结构（IB）,第一节 模型机总体设计,6,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,GR#,GR IB,RDGR,WRGR,W/B,D IB,CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,FR,
3、FRIB,PC,CPPC,IR,CPIR,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,IB,双向单总线 IB重用 单发送多接收 三态门隔离,7,三、CPU中寄存器设置,（1）通用R,第一节 模型机总体设计,设有八个16位通用寄存器，功能与8086中通用寄存器相同 这组寄存器采用单口随机访问存储器，每次只能访问其中一个寄存器。,寄 存 器 组,9,（1）通用R,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,10,11,RDGR,WRGR,
4、WRGR,IB,GR#,12,（1）通用R,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,13,RDGR,WRGR,GR#,RDGR,GR IB,AL,IB,14,（2）暂存器 三个暂存器C，D，Z：16位,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,15,Z,D,C,C,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,GR#,GR IB,RDGR,WRGR,W/B,D IB,CPMAR,CPD,SAL SAR,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,IR,CPIR,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MD
5、RIB,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,CPD,SAL SAR,CPZ,CPC,CIB,ZIB,D,Z,D IB,（2）暂存器,C：暂存来自R/M数据。,例：AX W C：,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,17,RDGR,WRGR,GR#,RDGR,GR IB,C,CPC,CPC,（2）暂存器,D：暂存ALU操作数，具有移位功能。,例：将D内容左移一位， 打入D： SAL、CPD,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,19,SAL SAR,CPD,SAL,CPD,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus
6、,MARAB,MAR,GR#,GR IB,RDGR,WRGR,W/B,D IB,CPMAR,D,Z,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,IR,CPIR,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,（2）暂存器,例： Z W AX ：,Z：暂存ALU的运算结果。,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,21,WRGR,ZIB,GR#,GR#,WRGR,ZIB,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,
7、GR IB,RDGR,D IB,CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,IR,CPIR,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,22,16位，只存指令的前2个字节（指令长度为1-6个字节，前两个字节为操作码和寻址方式）。 CPIR用于控制将IB上的指令打入 IR。,（4）PC 16位专用寄存器，具有自增功能。 一条指令结束前必须自动改变成下地址。,（3）IR,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总
8、体设计,23,MDR : R MDR DB M,（5）MAR和MDR MAR : 地址 = MAR = AB,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,24,RD WR W/B M,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,CPMAR,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,IB,MAR,CPMAR,MARAB,CPMDR,MDRIB,MDRDB,DBMDR,MDR,（5）MAR和MDR,例：从内存取指到IR中。,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,26,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,GR#,GR IB,RDGR
9、,WRGR,D IB,CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,PC IB,IR,CPIR,PC+1,CLPC,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,PC,PC IB,CPMAR,MAR,MARAB,DBMDR,MDR,MDRIB,CPIR,IR,通 用 寄 存 器 组,27,三、CPU中寄存器设置,第一节 模型机总体设计,28,FR,FRIB,FR,FRIB,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus,MARAB,MA
10、R,GR#,GR IB,RDGR,WRGR,W/B,D IB,CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,PC,CPPC,IR,CPIR,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,29,四、 ALU部件及控制部件,ALU部件基本运算：ADD，SUB， NEG， AND，OR，XOR，NOT，A+1，A-1， B-1，B+1,第一节 模型机总体设计,30,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,GR#,GR IB,RDG
11、R,WRGR,D IB,CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,PC IB,IR,CPIR,PC+1,CLPC,CU,时序,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,微命令,ADD,B-1,A,B,通 用 寄 存 器 组,四、 ALU部件及控制部件,第一节 模型机总体设计,32,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,SI,DI,BP,SP,DL,DH,CL,CH,BL,BH,AL,AH,GR#,GR IB,RDGR,WRGR,D IB,
12、CPMAR,D,CPD,SAL SAR,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,PC IB,IR,CPIR,PC+1,CLPC,CU,时序,微命令,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,W/B,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,GR#,RDGR,GR IB,D,CPZ,ADD,BL,BH,33,四、 ALU部件及控制部件,控制部件 CU,第一节 模型机总体设计,34,微命令,CU,CU,微命令,CLPC,PC+1,ABus,DBus,CBus,MARAB,MAR,GR#,GR IB,RDGR,WRGR,W/B,D IB,
13、CPMAR,D,CPD,SAL SAR,Z,CPZ,FR,FRIB,PC,CPPC,IR,CPIR,时序,RD WR W/B M,I/O,DBMDR,MDR,CPMDR,MDRDB,MDRIB,C,CPC,CIB,ZIB,ADD,SUB,B-1,IB,通 用 寄 存 器 组,PC IB,36,立即数部分B3-B4: W=0只使用B3，后面部分提前 位移量部分B5-B6: 对disp8占最后一个字节； 对disp16占最后两个字节,五 指令系统 1、指令代码格式,（1）双操作数指令代码格式: 长度2-6B,操作特征B1: OP见p102 表4-2，其余同8086,寻址特征B2: REG见p103 表4-3； MOD与R/M见p103 表4-4,第一节 模型机总体设计,表4-2 指令目的操作数源操作数操作特征部分 MOVREGR/M10 00 10 dw MOV MImm11 00 01 1w ADDREGR/M00 00 00 dw ADDR/MImm10 00 00 0w ANDR/MREG00 10 00 dw ANDR/MImm10 00 00 0w d=1，目的操作数由REG字段给出w=1，字操作,表4-4 MOD，R/MMOD R/M00 01 10 11 000 (BX)+(SI)
