微程序控制器

结束，判中断
写寄存器内容到主存 STRA [2007] ， R9
（地址 2007 存在指令的第二个字中）
读取指令
① ②
AR PC, PC PC + 1 读主存，IR 读出内容
执行指令
③
④ ⑤
AR PC ， PC PC+ 1 读主存，AR 读出内容
ALU 0 , ALU R9 , + 写主存, 总线 ALU ，
若有，则响应中断并转中断处理 若无，则转入下一条指令的执行过程
形 成 下பைடு நூலகம்一 条 指 令 地 址
公共操作
（1）指令执行步骤与信息流动图示部分
典型指令的执行过程举例：
2000: 2001: 2002: 2003:
0001 ADD r0, r1 ; 加法指令 0790 MVRR r9, r0 ; 传送指令 ; 读串行口数据到R0低8位 8280 IN 80 E709 STRA [2007] ,r9 ; 写内存指令, 是一条双字指令
教学计算机的基本指令、扩展指令执行流程图
三、微程序控制器的运行原理
每条指令一个执行步骤用到的全体控制信号组成一微指令， 每条微指令可以包括一到多个微操作。 用多条微指令 (一个微程序) 解释每条指令的执行过程， 全部的微程序有机地组合在一起，被保在控制存储器中。 执行一条微指令所用的时间被称为一个微周期。
1. 控制器的功能
计算机的功能是执行程序 程序是依次排列起来的指令代码 控制器的功能就在于: 正确地分步完成每一条指令规定的功能, 正确且自动地连续执行指令; 再进一步说，就是向计算机各功能部件提供 协调运行每一个步骤所需要的控制信号。
2. 控制器的组成
①程序计数器PC：存放指令地址，有+1或接收新值功能。 ②指令寄存器IR：存放指令内容：操作码与操作数地址。 ③指令执行步骤标记线路： 指明每条指令的执行步骤。 ④控制信号记忆或产生线路：给出计算机各功能部件部
微指令的格式和内容：
下地址字段 控制命令字段
一个微周期
读与执行微指令的 并行流水技术
执行第 i条微指令 形成第 i+1条微指令地址 读出第 i+1条微指令
接 收 微 指 令
当前微指令信号 下地址字段 (微指令寄存器) 控制命令字段 微指令寄存器
下一条微指令信号
是一次读 内存操作 指令地址送入主存地址寄存器 公共操作 读主存，读出内容送入指定的寄存器
—分析指令 —按指令规定内容执行指令
R_R类型指令 读写内存类型指令 输入输出类型指令 其他类型指令 不同指令的操作步骤数， 和具体操作内容差异很大,
是每一条指令的特定操作
可能执行 一次或多次
—检查有无中断请求
2007
2005: 44FA JRC 2006: 8F00 RET 2000
; 第二个字中的 2007 是直接地址
; 若C为1转到2000,否则顺序执行 ; 子程序返回指令
其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性，属于 同一组的指令的执行步骤非常类似。
指令执行步骤简单的文字描述
加法指令
读取指令 ① ② 执行指令 ③
ALU 0 ALU R0 执行 + R9 ALU
形 成 下 条 指 令 的 地 址
结束，判中断
输入指令
读取指令 ① ② 执行指令 ③ ④
IN 80
形 成 下 条 指 令 的 地 址
AR PC, PC PC + 1 读主存，IR 读出内容 AR I/O Port 读外设, ALU 读出数据 ALU 0 执行 + R0 ALU
形成部件
….
OP
IR
PC
指令寄存器
输出
设备
输入
设备
主存储器
部件
地 址 寄 存 器
运算器
部件
TEC-2000 教学机系统的组成
计算机
终端
PC机
串 行 接 口
接 内口 存实 主存储器 扩 验 硬布线 控制器 （8 / 16位） 展 中 实断 实 验 按键 开关 指示灯 验
微程序 控制器
运算器 (8 / 16 位)
否则，PC 不接收二者之和
结束，判中断
子程序返回指令 RET
读取指令 ① AR PC, PCPC + 1 ② 读主存，IR 读出内容 ③ AR SP SP SP + 1 读主存, PC读出内容
执行指令
形 成 下 条 指 令 的 地 址
④ 结束，判中断
/Reset
PC 0
仅在教学机加电启动时执行1次
ADD R0， R1
形 成 下 条 指 令 的 地 址
AR PC, PC PC + 1 读主存，IR 读出内容 ALU R0 ALU R1 执行 + R0 ALU，记忆结果特征
结束，判中断
寄存器内容传送指令 MVRR R9， R0
读取指令 ① ②
执行指令 ③
AR PC, PC PC + 1 读主存，IR 读出内容
电源
+5V
二、 指令的执行过程
冯. 诺依曼 结构的计算机 即存储程序的计算机，设置内存，存 放程序和数据，在程序运行之前存入。
执行程序： 正确从程序首地址开始； 正确分步执行每一条指令， 并形成下条待执行指令的地址； 正确并自动地连续执行指令， 直到程序的最后一条指令。
每条指令的执行步骤
—读取指令
件协同运行所需要的控制信号。
各部件包括 运算器部件 也包括 控制器部件 主存储器部件
总线及输入/输出接口(输入/输出设备)
设计中的难点，在于解决对运算器、控制器的控制
组合逻辑控制器的组成和运行原理
主振
③
④
启停
数据总线 控制总线 地址总线
节 拍 发 生 器
时序控制
控制条件 译码
② ① 程序计数器
信号
AR PC PCPC+1
A组
寄存器之间 运算与传送
B组
IR(AR)
B、C、D组
AR地址
C组
读、写内存 或 I/O 接口
D组
C 组指令也是 2 次读写内存， 第 1 次的读操作和第 2 次的送 地址操作同时完成，只用 3 步 执行了两次内存读写过程。
读、写内存 AR地址
读、写内存 PC地址
形 成 下 条 指 令 的 地 址
结束，判中断
相对转移指令
读取指令 ① ②
JRC 2000
形 成 下 条 指 令 的 地 址
AR PC, PC PC + 1 读主存，IR 读出内容
执行指令
③ 若 c = 1 则： ALU PC ALU offset（IR低字节） 二者相加，结果送PC