采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的,而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分成几步执行,将每一步 *** 作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中,若干条微指令组成一段微程序,对应一条机器指令。在设计CPU时,根据指令系统的需要,事先编制好各段微程序 ,且将它们存入一个专用存储器(称为控制存储器)中。微程序控制器由指令寄存器IR、程序计数器PC、程序状态字寄存器PSW、时序系统、控制存储器CM、微指令寄存器以及微地址形成电路。微地址寄存器等部件组成。执行指令时,从控制存储器中找到相应的微程序段,逐次取出微指令,送入微指令寄存器,译码后产生所需微命令,控制各步 *** 作完成
几乎所有的冯·诺伊曼型计算机的CPU,其工作都可以分为5个阶段:取指令、指令译码、执行指令、访存取数、结果写回。
1.取指令阶段
取指令(InstructionFetch,IF)阶段是将一条指令从主存中取到指令寄存器的过程。
程序计数器PC中的数值,用来指示当前指令在主存中的位置。当一条指令被取出后,PC中的数值将根据指令字长度而自动递增:若为单字长指令,则(PC)+1àPC;若为双字长指令,则(PC)+2àPC,依此类推。
2.指令译码阶段
取出指令后,计算机立即进入指令译码(InstructionDecode,ID)阶段。
在指令译码阶段,指令译码器按照预定的指令格式,对取回的指令进行拆分和解释,识别区分出不同的指令类别以及各种获取 *** 作数的方法。
在组合逻辑控制的计算机中,指令译码器对不同的指令 *** 作码产生不同的控制电位,以形成不同的微 *** 作序列;在微程序控制的计算机中,指令译码器用指令 *** 作码来找到执行该指令的微程序的入口,并从此入口开始执行。
3.执行指令阶段
在取指令和指令译码阶段之后,接着进入执行指令(Execute,EX)阶段。
此阶段的任务是完成指令所规定的各种 *** 作,具体实现指令的功能。为此,CPU的不同部分被连接起来,以执行所需的 *** 作。
4.访存取数阶段
根据指令需要,有可能要访问主存,读取 *** 作数,这样就进入了访存取数(Memory,MEM)阶段。
此阶段的任务是:根据指令地址码,得到 *** 作数在主存中的地址,并从主存中读取该 *** 作数用于运算。
5.结果写回阶段
作为最后一个阶段,结果写回(WriteBack,WB)阶段把执行指令阶段的运行结果数据“写回”到某种存储形式:
结果数据经常被写到CPU的内部寄存器中,以便被后续的指令快速地存取;
在有些情况下,结果数据也可被写入相对较慢、但较廉价且容量较大的主存。许多指令还会改变程序状态字寄存器中标志位的状态,这些标志位标识着不同的 *** 作结果,可被用来影响程序的动作。
在指令执行完毕、结果数据写回之后,若无意外事件(如结果溢出等)发生,计算机就接着从程序计数器PC中取得下一条指令地址,开始新一轮的循环,下一个指令周期将顺序取出下一条指令。
扩展资料:
指令的执行过程例子:
开机时,程序计算器PC变为0000H。然后单片机在时序电路作用下自动进入执行程序过程。执行过程实际上就是取出指令(取出存储器中事先存放的指令阶段)和执行指令(分析和执行指令)的循环过程。
例如执行指令:MOVA,#0E0H,其机器码为“74HE0H”,该指令的功能是把 *** 作数E0H送入累加器。
0000H单元中已存放74H,0001H单元中已存放E0H。当单片机开始运行时,首先是进入取指阶段,其次序是:
1.程序计数器的内容(这时是0000H)送到地址寄存器;
2.程序计数器的内容自动加1(变为0001H);
3.地址寄存器的内容(0000H)通过内部地址总线送到存储器,以存储器中地址译码电跟,使地址为0000H的单元被选中;
4.CPU使读控制线有效;
5.在读命令控制下被选中存储器单元的内容(此时应为74H)送到内部数据总线上,因为是取指阶段,所以该内容通过数据总线被送到指令寄存器。至此,取指阶段完成,进入译码分析和执行指令阶段。
由于本次进入指令寄存器中的内容是74H( *** 作码),以译码器译码后单片机就会知道该指令是要将一个数送到A累加器,而该数是在这个代码的下一个存储单元。
所以,执行该指令还必须把数据(E0H)从存储器中取出送到CPU,即还要在存储器中取第二个字节。其过程与取指阶段很相似,只是此时PC已为0001H。指令译码器结合时序部件,产生74H *** 作码的微 *** 作系列,使数字E0H从0001H单元取出。
因为指令是要求把取得的数送到A累加器,所以取出的数字经内部数据总线进入A累加器,而不是进入指令寄存器。至此,一条指令的执行完毕。单片机中PC="0002H",PC在CPU每次向存储器取指或取数时自动加1,单片机又进入下一取指阶段。
这一过程一直重复下去,直至收到暂停指令或循环等待指令暂停。CPU就是这样一条一条地执行指令,完成所有规定。
参考资料:CPU-百度百科
[编辑本段]指令 拼音:zhǐ lìng(1) ∶指导号令 (2) ∶旧时公文的一种,是上级对下级呈请的批示 (3) ∶能被计算机识别并执行的二进制代码,它规定了计算机能完成的某一 *** 作。
告诉计算机从事某一特殊运算的代码合算:
指令种类:数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串 *** 作指令、处理器控制指令。 [编辑本段]指令的组成形式: 一条指令通常由两个部分组成: *** 作码 +地址码 。
*** 作码:指明该指令要完成的 *** 作的类型或性质,如取数、做加法或输出数据等。
地址码:指明 *** 作对象的内容或所在的存储单元地址。
宏指令:
宏指令是汇编语言程序中的一种伪指令
它的格式为
[ 宏指令名 ] MACRO [形式参数]
……
代码段
……
ENDM
使用了“形式参数“,它们引用宏指令时被给出的一些名字或数值(实在参数)所替换。使用形式参数给宏指令带来了很大的灵活性。
宏调用格式
[ 宏指令名 ] [实际参数]
实参数项将对应替换宏指令中形式参数。如果形式参数为标号时,则在宏调用中,实参也应为标号,且要求实参是唯一的。如果宏定义中有自己的标号,则在宏调用时,汇编程序自动地把标号变成唯一的标号.
伪指令:
伪指令(伪 *** 作)不像机器指令那样是在程序运行期间由计算机来执行的,它是在汇编程序对源程序汇编期间由汇编程序处理的 *** 作.它可以完成如处理器选择,定义程序模式,定义数据,分配存储区,指示程序结束等功能.伪指令在编译的时候并不生成代码.伪指令在编译之后就就不存在了
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