一臺(tái)模型機(jī)的總體設(shè)計(jì)

1、哈爾濱師范大學(xué)學(xué)年論文題目一臺(tái)模型機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生指導(dǎo)教師年級(jí) 20092009 級(jí)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系別計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院哈爾濱師范大學(xué)2012 年月論文提要計(jì)算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，日新月異，短短50年中，已經(jīng)歷了電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)和大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)等四代的發(fā)展歷程。各代計(jì)算機(jī)的更替除主要表現(xiàn)在組成計(jì)算機(jī)的電子元器件的更新?lián)Q代外，還集中表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的改進(jìn)上。正是這幾方面的飛速進(jìn)步，才使得計(jì)算機(jī)的功能、性能一代比一代明顯提高；而體積一代比一代明顯縮小，價(jià)格一代比一代明顯降低。今天，一臺(tái)計(jì)算機(jī)的性價(jià)比遠(yuǎn)比第一代電

2、子管計(jì)算機(jī)的高出了成千上萬(wàn)倍。我們掌握其中的原理設(shè)計(jì)出一臺(tái)教學(xué)用的模型機(jī)是必然的趨勢(shì)，掌握其中的原理，我們采取較簡(jiǎn)單的組成模式，以盡量簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)來(lái)完成這一模型機(jī)。一臺(tái)模型機(jī)電而設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：自從1946年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)以來(lái)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，日新月異。短短50年中，已經(jīng)歷了電子管計(jì)算機(jī)、晶體管計(jì)算機(jī)、集成電路計(jì)算機(jī)和大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)等四代的發(fā)展歷程，并自80年代中期起，開始了以模擬人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能為基礎(chǔ)的第五代計(jì)算機(jī)的研究。模型機(jī)的結(jié)構(gòu)非

3、常復(fù)雜，如果對(duì)模型機(jī)的結(jié)果和工作原理不了解的話在做模型機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)將非常困難，所以在這里對(duì)模型機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程和控制器的控制原理等做詳細(xì)介紹，以讓大家更好的進(jìn)行模型機(jī)實(shí)驗(yàn)，從而進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)組成原理這門課程中的知識(shí)。關(guān)鍵詞：模型機(jī)；微指令；控制器；尋址方式一、模型機(jī)的結(jié)構(gòu)模型機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)總線、輸入輸出和時(shí)序產(chǎn)生器組成，模型機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。圖1-1模型機(jī)結(jié)構(gòu)圖運(yùn)算器。運(yùn)算器又由運(yùn)算邏輯單元、數(shù)據(jù)暫存器、通用寄存器組成。在圖1-1模型機(jī)的結(jié)構(gòu)圖中，ALU、ALU_G和74299組成運(yùn)算邏輯單元，其中ALU是由2個(gè)4位的74LS181串聯(lián)成8位的運(yùn)算器，ALU_G是

4、ALU-G實(shí)現(xiàn)用于控制ALU的運(yùn)算結(jié)果的輸出，74299用74LS299實(shí)現(xiàn)用于對(duì)ALU的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行移位運(yùn)算； 數(shù)據(jù)暫存器在圖1-1中由DR1和DR2組成，DR1和DR2都是用74LS273實(shí)現(xiàn)，它們用于存儲(chǔ)運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)；通用寄存器在圖1-1中由R0、R1和R2組成，R0、R1和R2都是用74LS374實(shí)現(xiàn)，它們用作目的寄存器和源寄存器?？刂破??？刂破饔晌⒊绦蚩刂破?、指令寄存器、地址寄存器和程序計(jì)數(shù)器組成。在圖1-1中微程序控制器表示為MControl，它里面存放了指令系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的全部微程序，微程序控制器是由微控制存儲(chǔ)器和3個(gè)138譯碼器實(shí)現(xiàn)（A138、B138和P138）,用于

5、產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)控制各個(gè)組件的工作狀態(tài)；在圖1-1中指令寄存器表示為IR,指令寄存器由一個(gè)74LS273實(shí)現(xiàn)，用于存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令；在圖1-1中地址寄存器表示為AR,地址寄存器由一個(gè)74LS273實(shí)現(xiàn)，在讀取或者寫入存儲(chǔ)器時(shí)用于指明要讀取或?qū)懭氲牡刂?；程序?jì)數(shù)器在圖1-1中由PC_G和PC組成，其中PC是由八位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，用于產(chǎn)生程序指針pc的下一個(gè)值，PC_G由PC-G實(shí)現(xiàn)，用于存儲(chǔ)程序的程序指針pc的值。存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器在圖1-1中表示為MEN,存儲(chǔ)器用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器6116實(shí)現(xiàn)， 用來(lái)存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)總線用于連接運(yùn)算器、 存儲(chǔ)器、 輸入輸出等模塊， 數(shù)據(jù)總線

6、由ccp_DataBus實(shí)現(xiàn)。輸入輸出。輸入輸出類似于鍵盤和顯示器。時(shí)序產(chǎn)生器。在圖1-1中T1、T2、T3和T4等控制信號(hào)都是由時(shí)序產(chǎn)生器生產(chǎn)，時(shí)序產(chǎn)生器由時(shí)序電路實(shí)現(xiàn)如圖1-2所示，時(shí)序產(chǎn)生器一個(gè)周期中產(chǎn)生四個(gè)脈沖信號(hào)T1T4,這四個(gè)脈沖信號(hào)用于控制組件的執(zhí)行順序，組件在這些信號(hào)的控制下有序的執(zhí)行，一個(gè)周期中完成一條微指令的執(zhí)行。圖1-2時(shí)序產(chǎn)生器二、模型機(jī)的總體設(shè)計(jì)（一）模型機(jī)設(shè)計(jì)概述中央處理器（CPU）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件，它包括運(yùn)算器與控制器兩大部分。在早期的計(jì)算機(jī)中，器件集成度低，運(yùn)算器與控制器時(shí)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，各占一至數(shù)塊插件，甚至各占一至數(shù)個(gè)機(jī)柜。隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成

7、電路技術(shù)的發(fā)展，逐漸趨向于CPU作為一個(gè)整體。在微型計(jì)算機(jī)中，將CPU集成為一塊芯片，稱為微處理器?？刂破魇侨珯C(jī)的指揮系統(tǒng)，它是根據(jù)工作程序的指令序列、外部請(qǐng)求、控制臺(tái)操作，去指揮和協(xié)調(diào)全機(jī)的工作。通俗說(shuō)，控制器的作用是解決全機(jī)在什么期問(wèn)、根據(jù)什么條件、發(fā)出哪些微命令、做什么事。在這個(gè)描述中提出了計(jì)算機(jī)操作的時(shí)間條件、邏輯依據(jù)。所以我們應(yīng)該在CPU一級(jí)上建立整機(jī)的概念。CPU的邏輯組成應(yīng)該包括運(yùn)算器、運(yùn)算控制器、存儲(chǔ)器以及其它必要的邏輯部件，圖2-1給出了簡(jiǎn)單CPU的邏輯框圖，現(xiàn)說(shuō)明如下:需療器RD帝蟒y的另匕指令計(jì)皴器PC指令寄存器IRAM存放用戶程序的容量為32X8內(nèi)RAM,它由開關(guān)S的狀

8、態(tài)控制指令的寫入或讀出操作。指令寄存器IR存放被執(zhí)行指令的操作碼可，直接供控制器判別決策運(yùn)算結(jié)果顯示器DLU和PC顯示圖2-1簡(jiǎn)單處理器原理框圖運(yùn)算器ALUi即於位出發(fā)器C-FF2爭(zhēng)算術(shù)邏輯運(yùn)算單元.需對(duì)兩個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)（S）和（D）進(jìn)行處理：跡粕耨盛端1C。所加的是控句向礪福國(guó)同；耳第建糟侏32位運(yùn)算器是直接輸出:福逮舞結(jié)晶的進(jìn)位C4被傳送到運(yùn)算控制器CON異寄存在下位出發(fā)器C干_I作,控制世由一系所/頌州序邏輯信32位隰 3 海I運(yùn)算控制控制翻舞緘穹小貯嬖牛翻舞緘穹小貯嬖牛WfT窿器數(shù)據(jù)緩沖寄存器MDR這是 T 個(gè)施量妙位328的寄存器粗,JI舊 F 例劃收）& &放放運(yùn)

9、算討種讀出和運(yùn)算討種讀出和寫入寫入的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寄存器RS返茸膏寄存器Rs.存日處確的一個(gè)操作數(shù)S）。指令泄嫣率C存放下一條硼林指令的地址。片人丁，指令后避碑RAM器它們都是十六進(jìn)制顯示部件。節(jié)拍發(fā)生器產(chǎn)生處理器的時(shí)鐘信號(hào)。SSC為單步/連續(xù)控制輸入，控制節(jié)拍發(fā)生器輸出是單脈沖或連續(xù)脈沖信號(hào)。數(shù)據(jù)選擇器MUX1該部件實(shí)現(xiàn)對(duì)外部輸入操作數(shù)和ALU輸出數(shù)據(jù)兩者之間的選擇，并將選種數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)緩沖寄存器MDR去。一組輸入開關(guān)S31S0是為提供外部輸入操作數(shù)而設(shè)置的。綜上所述，處理器亦是由控制器和受其控制的電路兩大部分所組成，將以自上而下的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)這些電路。三、模型機(jī)指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）指令格式設(shè)計(jì)

10、概述計(jì)算機(jī)的工作，基本上體現(xiàn)為指令。一臺(tái)計(jì)算機(jī)所有執(zhí)行的全部指令，稱為該機(jī)指令系統(tǒng)或稱為指令集合。指令系統(tǒng)表明一臺(tái)計(jì)算機(jī)具有哪些硬件功能，因而在很大程序上決定著如何使用計(jì)算機(jī)。CPU的基本任務(wù)是解釋執(zhí)行指令代碼， 所以指令系統(tǒng)又在很大程度上決定著計(jì)算機(jī)如何工作，它是硬件的邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，與CPU的總體結(jié)構(gòu)及6設(shè)計(jì)思想密切相關(guān)。因此我們將指令系統(tǒng)視為CPU的硬件與軟件間的界面所在，即是設(shè)計(jì)CPU也是了解計(jì)算機(jī)的基本出發(fā)點(diǎn)。一條指令一般應(yīng)提供兩方面的信息：一是指明操作的性質(zhì)，即要求CPU做何種操作，有關(guān)代碼稱作操作碼。二是給出與操作數(shù)有關(guān)的信息，如直接給出操作數(shù)本身或指明操作數(shù)的來(lái)源、運(yùn)算結(jié)果存放在

11、何處，以及下一條指令從何處取得等。由于在大多數(shù)情況下指令中是給出操作數(shù)的源地址，僅在個(gè)別情況下一直接給出操作數(shù)本身，所以第二部分往往稱為操作碼。操作碼和地址碼各由一定的二進(jìn)制代碼組成，它們的結(jié)構(gòu)與組合形成構(gòu)成了指令格式，最基本的指令格式表示為：其中：r-操作碼地址碼人,操作碼OP0PAD指出該指令執(zhí)行什么性質(zhì)的操作和具有何種功能。地址碼AD指出所在存儲(chǔ)器或積存器的地址。（二）指令格式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩操作數(shù)指令格式結(jié)構(gòu)在許多情況下，兩個(gè)操作數(shù)運(yùn)算后有一個(gè)不需要保留。例如兩個(gè)數(shù)相乘時(shí)，部分積累加和代替原來(lái)的累加和，后者不需要保留；兩數(shù)相除，被除數(shù)或原來(lái)的余數(shù)也總是被新的余數(shù)所代替，沒(méi)有保留的必要。因此，

12、可以將運(yùn)算結(jié)果訪在不需要保留的那個(gè)操作數(shù)的地址內(nèi)。這樣指令中又可以省去專門存放結(jié)果的地址D3,使指令地址結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化。二地址指令的功能如下：OPDiDF目的操作數(shù)地址源操作數(shù)地址功能：(D1)OP(D2)一D1(PC)+1-PCD1指示的地址先放操作數(shù)，后放運(yùn)算結(jié)果，所以稱D1為目的操作數(shù)地址或結(jié)果操作數(shù)地址、終點(diǎn)操作數(shù)地址等。雙操作數(shù)指令格式的優(yōu)點(diǎn)是可以方便地簡(jiǎn)化為指令較短的單操作數(shù)指令(只有目的操作數(shù))。其具體的雙操作數(shù)指令的格式如下：3126241211650糜作碼寄存器號(hào)尋址方式寄存器號(hào)尋址方式源目的圖3-1雙操作數(shù)指令格式第25位31位表示操作碼， 第1224位為源操作數(shù)地址段，

13、地011位為目的操作數(shù)地址段。在每個(gè)地址段中又劃分為兩個(gè)部分，其中6位表明尋址方式類型，另外6位給出所指定的寄存器編號(hào)。單操作數(shù)指令格式地址指令有下列兩種狀態(tài)：(1)只有目的操作數(shù)的單操作數(shù)指令：OPD1目的操作數(shù)地址功能OP(D1)-D1(PC+1-PC上式描述的操作是： 按地址D1取出操作數(shù)， 按操作碼O制定的操作進(jìn)行運(yùn)算， 如加1、減1、求補(bǔ)等，再將運(yùn)算結(jié)果存入原單元(即D1指定的)中。這種指令只對(duì)一個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算處理，所以指令中可以只給出一個(gè)顯地址。(2)隱含約定目的地的雙操作數(shù)指令在許多機(jī)器特別是微型計(jì)算機(jī)中，常采用這種方法：由一個(gè)事先約定的寄存器提供目的操作數(shù)，運(yùn)算結(jié)果也將存放于

14、該寄存器中。這樣的寄存器一般稱為累加器，累加器號(hào)并不出現(xiàn)在指令中，是隱含約定的。于是雙操作數(shù)指令也可以采用單地址指令格式。OPD1目的操作數(shù)地址功能：(D1)OP(A)一A(PC+1-PC上述地址描述的操作是：按地址D1取出的源操作數(shù)，從約定的累加器A中取出目的操作數(shù)，兩數(shù)按操作碼OP指定操作進(jìn)行運(yùn)算，結(jié)果存入累加器Ao由此可以得出單地址指令的具體格式如下：圖3-2單操作數(shù)指令格式第0位第11位為目的字段，12位24位為擴(kuò)展操作碼用，即向上兼容擴(kuò)展。因此單操作數(shù)指令格式可視為雙操作數(shù)指令格式的一種特例。（3）跳轉(zhuǎn)指令格式設(shè)計(jì)零地址指令狀態(tài)在零地址指令狀態(tài)中，只給出操作碼，不給出任何顯地址，所有

15、地址均隱含約定。對(duì)隱含指定的寄存器內(nèi)容進(jìn)行操作。如OP（A）一A這是一條單地址指令，由隱含約定的累加器A提供操作數(shù)，結(jié)果放回累加器A中。指令中不出現(xiàn)寄存器號(hào)。對(duì)堆棧（棧頂單元）內(nèi)容進(jìn)行操作，如PUSH（壓入堆棧）、POP（由堆棧彈出）。由于堆棧結(jié)構(gòu)中用堆棧指針寄存器SP指示棧頂單元地址，且對(duì)堆棧操作一般是對(duì)棧頂單元進(jìn)行，所以指令中只需給出堆棧操作的操作碼，如壓入、彈出，不必給出棧頂單元地址由SP內(nèi)容給出，壓入時(shí)的操作數(shù)來(lái)自隱含約定的累加器A,彈出時(shí)操數(shù)存入累加器Ao跳轉(zhuǎn)指令的具體格式如下：Wc-L小我小我圖圖3-3轉(zhuǎn)移指學(xué)轉(zhuǎn)移指學(xué)徐命徐命即即| |3125位操作碼，第1224位為給出的轉(zhuǎn)移地址

16、（也分為尋址方式與寄存器號(hào)兩個(gè)部分），第011位微轉(zhuǎn)移條件段（其中03位有一部分為1,表明轉(zhuǎn)移條件一一進(jìn)位G溢出V、結(jié)果為零Z,結(jié)果為負(fù)No第5位為表明轉(zhuǎn)移方式，若為0,表小相關(guān)標(biāo)志為0轉(zhuǎn)移；若為1,表小相關(guān)標(biāo)志位為1轉(zhuǎn)移。若0位5為位全0,表示無(wú)條件轉(zhuǎn)移。第6位11位為擴(kuò)展位，留以后使用。（三）尋址方式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥铀阌?jì)的四種尋址方式寄存器（8位）尋址，以GR1,B表示,I=0,1,2,3直接尋址。ADRg示內(nèi)存直接地址，位11位二進(jìn)制整數(shù)（0&AD醫(yī)312524操作碼121165擴(kuò)展操作數(shù)0寄存器號(hào)尋址方式3125243210操作.514DI1“胤1V376*5533寄存辭寄存

17、辭xM,轉(zhuǎn)移地址沔用打m轉(zhuǎn)移條件(1)(2)2047)。(3)E=ADR+(XR)(mod256)(4)立即數(shù)尋址實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)指令集中，取地址指令的E-GR和進(jìn)棧指令的E一(SP)操作，若不把E視為地址，而視為操作數(shù)，其源尋址方式就是立即尋址，其功能分別是將立即數(shù)送往通用寄存器或壓入堆棧棧頂。指令系統(tǒng)設(shè)定指令系統(tǒng)狀態(tài)標(biāo)志框圖：圖3-4系統(tǒng)標(biāo)志位指令格式(以下是參照COME機(jī)的CASL言，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)指令系統(tǒng)可按表1給定)名稱書寫格式功能操作數(shù)碼取數(shù)LDGR,ADR,XR(E)一GR存數(shù)nSTGR,ADR,XR(GR)一E取地址LEAGR,ADR,XREfGR力口法ADDGR,ADR,XR(

18、GR)+(E)一GR減法SUMGR,ADR,XR(GR)-(E)-GR:邏輯乘ANDGR,ADR,XR(GR)A(E)一GR邏輯加ORGR,ADR,XR(GR)V(E)一GR按位加EORGR,ADR,XR(GR)(E)-GR算術(shù)比較CPAGR,ADR,XR視(GR和(E)為用補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，如(GR(E0貝U00一FR;如(GR=(E)貝U01一FR;如(GR(E)則00一FR;如(GR=(E)則0FR如(GR(E)則10一(FR算術(shù)左移SLAGR,1把(GR向右或向左移動(dòng)1位。算術(shù)右移時(shí)空出的位置成原第0位的0或1;算術(shù)左移時(shí)空出的位置被置成0;邏輯移位。GR中的8位一起移動(dòng)，空出

19、的位置0。算數(shù)右移SRAGR,1邏輯左移SLLGR,1邏輯右移SRLGR,1無(wú)條件轉(zhuǎn)JMPADR,XR無(wú)條件轉(zhuǎn)向有效地址，E-PC大于等于JPZADR,XRFR=0001根據(jù)FR的值轉(zhuǎn)向啟效地址E,即E一PC不轉(zhuǎn)移時(shí)執(zhí)行卜一條指令，即(PC+2-PC小于轉(zhuǎn)JMIADR,XRFR=10不理JNZADR,XRFR=0010等于轉(zhuǎn)JZEADR,XRFR=01進(jìn)棧PUSHADR,XR(SP)SP,1(SP)退棧POPGR,0(SP)一GR(SP)+1一SP調(diào)用CALLADR,XR形成有效地址E后依次執(zhí)行：（SP）1一SP,JPC返回RET0(SP)-GR(SP)+1-SP棧頂初值LSPADR,XREf

20、SP停機(jī)EXIT封鎖時(shí)序電路四、微程序控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)處理器的控制器比較復(fù)雜，不僅因?yàn)樗妮斎胱兞亢洼敵龊瘮?shù)數(shù)目可觀，而且由于它必須產(chǎn)生一系列控制時(shí)序，使三類指令得以正確運(yùn)行?？刂破鞯墓δ苁菍⒅噶畲a譯成控制信號(hào)，并按操作次序發(fā)送到有關(guān)部件，指揮各部件執(zhí)行指令規(guī)定的操作。在確定指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通路的基礎(chǔ)上，即可進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)?？刂破饕话惴譃橹噶畈考?，地址部件，時(shí)序部件，操作控制部件和中斷控制部件。為了降低實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)的難度，可不設(shè)置中斷控制部件。具微程序控制器的框圖如圖所示。下面分別對(duì)它的指令部件，地址部件，時(shí)序部件和操作控制部件進(jìn)行分析。（一）微程序控制器的指令部件微程序控制器的指

21、令部件中，指令寄存器，程序計(jì)數(shù)器和程序狀態(tài)字寄存器，與硬連接控制器的這三個(gè)部分組成完全相同，其譯碼器合并在操作控制部件中討論。圖4-1微程序控制原理圖微程序控制器的地址部件為減少元器件，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)不設(shè)置專門的地址運(yùn)算器，而借用運(yùn)算器中的算術(shù)邏輯部件，這與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)硬件連線控制器的討論完全相同。地址部件主要考慮如下問(wèn)題：寄存器尋址，內(nèi)存直接尋址和變址尋址地址部件的這部分內(nèi)容，主要在于通用寄存器讀地址的傳送控制條件。在硬連線控制器中，用周期狀態(tài)IXT=1或者=0來(lái)區(qū)分，是作為XR還是作為GR0ft微程序控制器中，不設(shè)置周期狀態(tài)，只需要安排不同的微命令來(lái)加以控制。具體可用（PQ+1-PC和I

22、判斷這個(gè)微命令。堆棧尋址實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)采用味程序控制方法，目的在于以較少的元器件實(shí)現(xiàn)一個(gè)較完備的指令集。因?yàn)橹噶罴现杏卸褩２僮髦噶睿?子程序調(diào)用和返回指令， 而子程序調(diào)用和返回指令要用到堆棧，所以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)必須設(shè)置堆棧指針寄存器SP中，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)不設(shè)置地址部件專用的運(yùn)算器，而堆棧寄存器SP中，地址的增減需要使用運(yùn)算器；用一個(gè)通用寄存器來(lái)做堆棧指針寄存器SP,是本來(lái)就少的通用寄存器更不敷用，況且在通用寄存器的地址連接時(shí)，又要考慮GR3的特殊性。為避免這些麻煩， 推薦使用8位二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器74779,其控制信號(hào)為加計(jì)數(shù)、 減計(jì)數(shù)、 置入。微程序控制器自身的控制信號(hào)綜合對(duì)指令部件和地址

23、部件的討論，微程序控制器自身需要的操作控制信號(hào)（時(shí)序控制信號(hào)在時(shí)序部件中討論）如下表所示。微程序控制器自身的控制信號(hào)信號(hào)功能信號(hào)功能LH指令置入指令寄存器高字節(jié)LD指令置入指令寄存器中間字節(jié)LL指令置入指令寄存器低字節(jié)IG數(shù)據(jù)直接（變址）地址碼送總線LS置入堆棧地址初值SG棧頂?shù)刂反a送總線SI堆棧地址置1SD堆棧地址減1LP置入程序地址值PI程序計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)PA程序地址碼送總線實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算機(jī)微程序控制器的時(shí)序部件課程設(shè)計(jì)中將要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的事完全指令集、用微程序方式組成控制器的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋C(jī)。其時(shí)序部件中的脈沖源與基本部件實(shí)驗(yàn)的硬連線控制器要求完全相同。但是，啟停邏輯電路需要增加一個(gè)“單微指令”的控制開關(guān)；節(jié)拍電位和工作脈沖發(fā)生器部分則有所不同，在微程序控制器中，不再劃分機(jī)器周期狀態(tài)，而是以執(zhí)行一條微程序的需要，確定微周期時(shí)間，其中包括取出微指令和執(zhí)行微指令兩部分時(shí)間。若微指令長(zhǎng)度為n個(gè)字節(jié)，存放在按字節(jié)尋址的控制存儲(chǔ)器芯片中，取一條偽指令需要分n次進(jìn)行；執(zhí)行一條微指令仍用兩個(gè)節(jié)拍。控制存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)微指令一般都較長(zhǎng)，控制存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)往往不能正好滿足。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可用數(shù)據(jù)快只讀存儲(chǔ)器芯片進(jìn)行字?jǐn)U充如圖示；也可將一條指令分成數(shù)段，重新開始一次新的循環(huán)。微指令的讀取控制將微指令從控制存儲(chǔ)器中讀出，并置入微指令寄存器的控制信號(hào)，直接由時(shí)序部件產(chǎn)生：m-m7分四次將微指令的