8位模型机设计实验报告(2)

微指令周期

P

微指令 打入 µIR

控制数据 通路操作

结果打入 目的地，

读取 后续微指令

后续微地址 打入 µ AR

4、CPU 控制流程

模型机微指令格式： 2 AI 2 BI 5 SM 2 C0 2 S 3 ZO 1 EMAR 1 SMBR 1 SIR 1 R 1 W 辅助 2 ST 4 SC

基本数据通路控制 微操作控制字段

访问控制

顺序控制

1.基本数据通路控制字段 (1)AI:ALU 的 A 输入端选择，2 位 00 无输入 01 Ri -->A(由机器指令中的寄存器号辅助指明 Ri 是谁，如 R0、R1、PC) 10 C-->A 11 00 01 10 11 D-->A 无输入 Rj-->B

(由机器指令中的寄存器号辅助指明 Rj 是谁，如 R0、R1、PSW) C-->B D-->B (2)BI:ALU 的 B 输入端选择，2 位

(3)SM:即 ALU 功能选择信号 S3S2S1S0M,共 5 位，采取直接控制法 (4)C0:初始进位设置，2 位 00 C0=0

01 10 00 01 10 11 000 001 010 011 100 101 110 111

C0=1 PSW0(进位触发器)-->C DM(直传) SL(左移) SR(右移) EX(高低字节交换) 无输出，不发打入脉冲 CPRj(由机器指令中的寄存器号辅助指明 Rj 是谁，如 R0、R1、PC、PSW) CPC CPD CPIR CPMAR CPMBR CPPC(专用的 CPPC 命令，用于取指、变址中的打入 PC)

(5)S:移位器控制，2 位

(6)ZO:内总线输出分配，3 位

2.访存操作控制字段 EMAR: 1 位，为 1 时由 MAR 向地址总线提供有效地址，为 0 时 MAR 与地址总线脱离。 SMBR: 1 位 为 1 时控制读数据 SIR: 1 位 为 1 时置入指令 R: 1 位，为 1 时读主存，同时作为 SMBR。 W: 1 位，为 1 时写入主存。 以上四位采取直接控制法。若 EMAR 为 0,CPU 不访存，但可由 DMA 控制器提供地址。SMBR 同理。若 W 与 R 均为 0,则 CPU 不工作。 3.辅助操作控制字段 ST,2 位 01 10 0000 0001 0010 0011 0100 0101 开中断 关中断 微程序顺序执行 无条件转移，由微指令第 34--27 提供 8 位转移微地址 按指令操作码 OP 断定，分支转移 按 OP 与 DR(目的寻址方式是寄存器型或非寄存器型)断定，分支转移 按 J(转移成功与否)与 PC(指令中指定寄存器是否为 PC)断定，分支转移 按源寻址方式断定，分支转移

4.顺序控制字段 SC,4 位

0110 0111 1000

按目的寻址方式断定，分支转移 转微子程序，将返回微地址存入一个专设的返回微地址寄存器中，并由微指令第 34--27 位提供微子程序入口， 从微子程序返回，由返回微地址寄存器提供返回地址

4.6 指令流程图和操作时间表

MOV 指令 FT0 EMAR R SIR PA->A S3S2*S1*S0M*C0 DM 1->ST[SR*] 1->DT[SR.DR*] 1->ET[SR.DR] ST0 R0->A[IR5*IR4*] CPMAR CPPC CPT[P*] CPFT CPDT CPET

R1->A[IR5*IR4] PC->A[IR5.IR4] DM T+1 ST1 EMAR R SMBR MBR->B S3S2*S1S0*M DM 1->DT[DR*] 1->ET[DR] DT0 R0->A[IR2*IR1*] R1->A[IR2*IR1] PC->A[IR2.IR1] DM 1->ET ET0 R0->A[IR5*IR4*] R1->A[IR5*IR4] PC->A[IR5.IR4] C->A[SR*] Y=A DM T+1 CPPC

CPR0[IR5*IR4*] CPR1[IR5*IR4] CPT[P*]

CPT[P*] CPST CPDT CPET

CPMAR CPR0[IR2*IR1*] CPR1[IR2*IR1] CPT[P*]

CPPC CPR0[IR5*IR4*] CPR1[IR5*IR4] CPMBR[DR*] CPT[P*]

ET1 EMAR[DR*] CPT[P*]

W[DR*] T+1 ET2 PC->A Y=A DM 1->FT CPST CPDT CPET CPT

CPMAR

ADD\SUB 双操作指令 FT0 EMAR R SIR PA->A S3S2*S1*S0M*C0 DM 1->ST[SR*] 1->DT[SR.DR*] 1->ET[SR.DR] ST0 R0->A[IR5*IR4*] R1->A[IR5*IR4] PC->A[IR5.IR4] DM T+1 ST1 EMAR R SMBR MBR->B S3S2*S1S0*M DM CPPC CPT[P*] CPST CPDT CPET CPMAR CPR0[IR5*IR4*] CPR1[IR5*IR4] CPT[P*] CPPC CPT[P*] CPFT CPDT CPET

1->DT[DR*] 1->ET[DR] DT0 R0->A[IR2*IR1*] R1->A[IR2*IR1] PC->A[IR2.IR1] DM T+1 DT1 EMAR

SMBR MBR->B DM 1->ET ET0 R0->A[IR5*IR4*] R1->A[IR5*IR4] PC->A[IR5.IR4] R0->B[IR2*IR1*] R1->B[IR2*IR1] PC->B[IR2.IR1] C->A[SR*] D->B[DR*] Y=A+B\A-B DM T+1 ET1 EMAR[DR*] W[DR*] CPT[P*] CPMAR CPMAR CPR0 CPR1 CPC CPD CPMBR CPD CPST CPDT CPET CPT CPMAR CPR0[IR2*IR1*] CPR1[IR2*IR1] CPT[P*]

S3S2*S1S0*M