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文檔簡介
1、 指令周期:取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時間。指令周期:取出一條指令并執(zhí)行這條指令的時間。 各種指令的指令周期相同嗎?為什么?各種指令的指令周期相同嗎?為什么? 1 1 時鐘周期:時鐘周期: 指令周期含有時鐘周期個數(shù):指令周期含有時鐘周期個數(shù): 指令周期含有機器周期個數(shù):指令周期含有機器周期個數(shù):0.8M0.8MS = 1.25 uSS = 1.25 uS1 18M8MS= 0.125 uSS= 0.125 uS10102.52.5指令存儲器八進制地址指令助記符100101102103104105106MOV R0,R1LAD R1,6ADD R1,R2STO R2,(R3)JMP 101AN
2、D R1,R3數(shù)據(jù)存儲器八進制地址八進制數(shù)據(jù)567103070100667740(120) PC的內容被放到指令地址總線的內容被放到指令地址總線ABUS(I)上上,對指存進行譯碼對指存進行譯碼,并啟動讀命令;并啟動讀命令; 從從101號地址讀出的號地址讀出的MOV指令通過指令總線指令通過指令總線IBUS裝入指令寄存器裝入指令寄存器IR; 程序計數(shù)器內容加程序計數(shù)器內容加1,變成,變成102,為取下一條指令做好準備;,為取下一條指令做好準備; 指令寄存器中的操作碼(指令寄存器中的操作碼(OP)被譯碼;)被譯碼; CPU識別出是識別出是MOV指令,至此,取指周期即告結束。指令,至此,取指周期即告結
3、束。 程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC中裝入第一條指令地址中裝入第一條指令地址101(八進制);(八進制);101102MOV R0,R1 OC送出控制信號到送出控制信號到ALU,指定,指定ALU做傳送操作;做傳送操作; OC送出控制信號,打開送出控制信號,打開ALU輸出三態(tài)門,將輸出三態(tài)門,將ALU輸出送到數(shù)據(jù)總線輸出送到數(shù)據(jù)總線DBUS上。注意,上。注意,任何時候任何時候DBUS上只能有一個數(shù)據(jù)。上只能有一個數(shù)據(jù)。 OC送出控制信號,將送出控制信號,將DBUS上的數(shù)據(jù)打入到數(shù)據(jù)緩沖寄存器上的數(shù)據(jù)打入到數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR(10);); OC送出控制信號,將送出控制信號,將DR中的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)10打入
4、到目標寄存器打入到目標寄存器R0,R0的內容由的內容由00變?yōu)樽優(yōu)?0。至此,至此,MOV指令執(zhí)行結束。指令執(zhí)行結束。 操作控制器(操作控制器(OC)送出控制信號到通用寄存器,選擇)送出控制信號到通用寄存器,選擇R1(10)作源寄存器,選擇)作源寄存器,選擇R0作目標寄存器;作目標寄存器;源源目標目標10指令存儲器八進制地址指令助記符100101102103104105106MOV RO,R1LAD R1,6ADD R1,R2STO R2,(R3)JMP 101AND R1,R3數(shù)據(jù)存儲器八進制地址八進制數(shù)據(jù)567103070100667740(120) PC的內容被放到指令地址總線的內容被放
5、到指令地址總線ABUS(I)上上,對指存進行譯碼對指存進行譯碼,并啟動讀命令;并啟動讀命令; 從從102號地址讀出的號地址讀出的LAD指令通過指令總線指令通過指令總線IBUS裝入指令寄存器裝入指令寄存器IR; 程序計數(shù)器內容加程序計數(shù)器內容加1,變成,變成103,為取下一條指令做好準備;,為取下一條指令做好準備; 指令寄存器中的操作碼(指令寄存器中的操作碼(OP)被譯碼;)被譯碼; CPU識別出是識別出是LAD指令,至此,取指周期即告結束。指令,至此,取指周期即告結束。 程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC中的值為中的值為102(八進制);(八進制); OC發(fā)出操作命令,將地址碼發(fā)出操作命令,將地址碼6裝
6、入數(shù)據(jù)地址寄存器裝入數(shù)據(jù)地址寄存器AR; OC發(fā)出讀命令,將數(shù)存發(fā)出讀命令,將數(shù)存6號單元中的數(shù)號單元中的數(shù)100讀出到讀出到DBUS上;上; OC發(fā)出命令,將發(fā)出命令,將DBUS上的數(shù)據(jù)上的數(shù)據(jù)100裝入緩沖寄存器裝入緩沖寄存器DR; OC發(fā)出命令,將發(fā)出命令,將DR中的數(shù)中的數(shù)100裝入通用寄存器裝入通用寄存器R1,原來,原來R1中的數(shù)中的數(shù)10被沖掉。至此,被沖掉。至此,LAD指令執(zhí)行周期結束。指令執(zhí)行周期結束。 操作控制器操作控制器OC發(fā)出控制命令打開發(fā)出控制命令打開IR輸出三態(tài)門,將指令中的直接地址碼輸出三態(tài)門,將指令中的直接地址碼6放到數(shù)據(jù)總放到數(shù)據(jù)總線線DBUS上;上; 答:答:
7、DBUS上分時進行上分時進行地址傳送和地址傳送和數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送,一個數(shù)據(jù)通一個數(shù)據(jù)通路占用一個路占用一個CPU周期。周期。5.2.5ADD指令的執(zhí)行周期指令的執(zhí)行周期 操作控制器操作控制器OC送出控制命令到通用寄存器,選擇送出控制命令到通用寄存器,選擇R1做源寄存器,做源寄存器,R2做目標寄存器;做目標寄存器; OC 送出控制命令到送出控制命令到ALU,指定,指定ALU做做R1(100)和)和R2(20)的加)的加法操作;法操作; OC送出控制命令,打開送出控制命令,打開ALU輸出三態(tài)門,運算結果輸出三態(tài)門,運算結果120放到放到DBUS上;上; OC送出控制命令,將送出控制命令,將DBUS
8、上數(shù)據(jù)打入緩沖寄存器上數(shù)據(jù)打入緩沖寄存器DR;ALU產(chǎn)生的產(chǎn)生的進位信號保存狀態(tài)字寄存器在進位信號保存狀態(tài)字寄存器在PSW中。中。 OC送出控制命令,將送出控制命令,將DR(120)裝入)裝入R2,R2中原來的內容中原來的內容20被沖被沖掉。至此掉。至此ADD指令執(zhí)行周期結束。指令執(zhí)行周期結束。STO R2, (R3) -將將R2內容寫到內容寫到(R3)5.2.5STO指令的指令周期指令的指令周期 操作控制器操作控制器OC送出操作命令到通用寄存器,選擇送出操作命令到通用寄存器,選擇R3=30做數(shù)據(jù)存儲做數(shù)據(jù)存儲器的地址單元;器的地址單元; OC發(fā)出操作命令,打開通用寄存器輸出三態(tài)門,將地址發(fā)出
9、操作命令,打開通用寄存器輸出三態(tài)門,將地址30放到放到DBUS上;上; OC發(fā)出操作命令,將地址發(fā)出操作命令,將地址30打入打入AR,并進行數(shù)存地址譯碼;,并進行數(shù)存地址譯碼; OC發(fā)出操作命令到通用寄存器,選擇發(fā)出操作命令到通用寄存器,選擇R2=120,作為數(shù)存的寫入數(shù),作為數(shù)存的寫入數(shù)據(jù);據(jù); OC發(fā)出操作命令,打開通用寄存器輸出三態(tài)門,將數(shù)據(jù)發(fā)出操作命令,打開通用寄存器輸出三態(tài)門,將數(shù)據(jù)120放到放到DBUS上。上。 OC發(fā)出操作命令,將數(shù)據(jù)發(fā)出操作命令,將數(shù)據(jù)120寫入數(shù)存寫入數(shù)存30號單元,它原先的數(shù)據(jù)號單元,它原先的數(shù)據(jù)40被沖掉。至此,被沖掉。至此,STO指令執(zhí)行周期結束。指令執(zhí)
10、行周期結束。5.2.6JMP指令的指令周期指令的指令周期 OC發(fā)生操作控制命令,打開指令寄存器發(fā)生操作控制命令,打開指令寄存器IR的輸出三態(tài)門,將的輸出三態(tài)門,將IR中的地址碼中的地址碼101發(fā)送到發(fā)送到DBUS上;上; OC發(fā)出操作控制命令,將發(fā)出操作控制命令,將DBUS上的地址碼上的地址碼101打入到程序計數(shù)器打入到程序計數(shù)器PC中,中,PC中的原先內容中的原先內容106被更換。于是下一條指令不是從被更換。于是下一條指令不是從106號單元取出,而是轉移到號單元取出,而是轉移到101號單元取出。至此號單元取出。至此JMP指令執(zhí)行周期結束。指令執(zhí)行周期結束。取指取指執(zhí)行執(zhí)行一個一個CPU周期周期P151例例1:雙總線結構機器的數(shù)據(jù)通路圖:雙總線結構機器的數(shù)據(jù)通路圖分析分析ADD R2,R0 (R0=R0+R2)分析分析SUB R1,R3 (
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