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十六位CPU轻松实现这都不是事儿

发布时间:2019-06-27 00:35 来源:未知 编辑:admin

  的字长为 16 位,内部采用 16 位宽的单总线结构,包括运算器和控制器两个部件。为了便于后面的设计,图中还包括了系统总线和存储器,系统总线采用单总线 位的数据总线 位的地址总线 AB和控制总线 CB。主存、外设与共用一组系统总线;CPU 内部总线 IB 与系统总线间通过 DR、AR 相联。主存储器的字长也是 16 位,并且按字编址,不能按字节访问。

  模型机的指令系统包括各类传送类指令、算术逻辑运算类指令、移位类指令、转移类指令、子程序调用返回指令、输入输出类指令等。在寻址方式上采用最典型的寻址方式,分别是立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器变址寻址、相对寻址 7 种。

  模型机指令格式规整,以单字指令为基础,根据不同的寻址方式可扩展为双字指令和三字指令,如图 1-2所示。指令的第二字和第三字是一些常数,如立即数、直接地址、间接地址、偏移量等。

  图 1-2中,Ms 表示源操作数的寻址方式,Md 表示目的操作数的寻址方式,Rs 和 Rd分别表示的是源操作数和目的操作数的寄存器号。

  在图 1-2中可以看出,寻址方式 Ms、Md 分别由 IR 的 9、8 和 4、3 位表示。各位含义见表 1-1。

  模型机设计有 4 条无操作数指令(NOP、RET、HALT、RETI)。由于没有操作数,(IR15~5

  用全 0 表示扩展,(IR4~0)用于表示无操作数指令的操作码,其指令格式如下。

  该电路有三个输入,除了 IR 的顺序控制部分之外,还有 IR 和 PSW。IR 主要用于产生微程序的入口地址,比如依据指令的操作码形成对应各指令执行阶段的微程序入口地址。PSW 中的状态标志,在某些需要判定是否符合条件的场合,决定分支转移的微地址。

  微程序控制器的基本时序单位是微周期,微周期是一条微指令执行所需的时间,一条微指令的执行时间包括两部分:一部分是从 CM 中读取微指令所需要的时间,这个时间便是 ROM 的读出时间,另一部分是微指令执行所需要的时间,这个时间包括微命令译码时间 CPU 内部数据通路的传输时间。

  本设计中微程序的时序由 CP1 和 CP2 两个等周期信号组成。CP1 信号上升沿的作用是将微地址打入控存微地址寄存器,启动一次读操作。CP2 的上升沿的作用是将从 CM 中读取的微指令打入微指令寄存器,这标志着取微指令的结束和执行微指令的开始。显然,CP1的上升沿到 CP2 的上升沿为取微指令时间,而从 CP2 的上升沿至下一个 CP1 的上升沿为执行微指令时间。

  在本设计中,微指令的编码方式采用字段直接编码方式。微指令格式如表 1-3所示,其中数据传送控制类微命令占 1,2 两个字段,操作类命令占 3、4、5 共三个字段,下址字段 占 9 位,微转移方式字段占 4 位,微转移方式见表 1-4,微指令的总宽度为 32 位。

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