ЛР7. Разработка обобщённого графа индивидуального задания и ввод исходных данных для эмулятора «СUU», страница 2

операнды

Данные

В АЛУ

Данные в ОП

Адрес в ОП

R

ТИ

Ш1 Ш2 Ш3

Рис. 2 Структурная схема ЦУУ

С хема инкремента-декремента (СИД) увеличивает или уменьшает на единицу подаваемые на ее вход значения. Она может работать одновременно с АЛУ, увеличивая производительность процессора. СИД используют для обработки содержимого РОН, РИ, РС, SP. Она выполняет микрооперации типа С:=С + 1, где С - переменная на входе СИД.

Регистр возврата используют в командах «Переход с возвратом» при обращении к подпрограммам для хранения адреса возврата в основную программу.

В процессорах с внутренней памятью часто РИ, РС, SP, РВ размещают в регистрах общего назначения. Иногда РВ и А также размещают в РОН.

В процессорах со стековой памятью адрес возврата размещают в стеке.

Управление работой АЛУ

Таблица 1

Управляющие сигналы				Логические операции в АЛУ	Арифметические операции в АЛУ
y11	y12	y13	y14	y15=1	y15=0
0	0	0	0	_ Х	X+1
0	0	0	1	____ ХУ	L1(X.1)
0	0	1	0	_ ХУ	X+2
0	0	1	1	0	-
0	1	0	0	____ ХУ	R1(0.X)
0	1	0	1	_ У	X+3
0	1	1	0	ХУ	X-Y
0	1	1	1	_ ХУ	-
1	0	0	0	_ ХУ	R1(1.X)
1	0	0	1	____ ХУ	X+Y
1	0	1	0	У	Y-X
1	0	1	1	ХУ	X+4
1	1	0	0	FF	L1(X.0)
1	1	0	1	_ ХУ	-
1	1	1	0	ХУ	-
1	1	1	1	Х	X-1

Управляющий автомат формирует управляющие сигналы Y1, …, Y_m на основе кода операции, поступающего из регистра команд и признаков выполнения микроопераций в АЛУ. В АЛУ формируются следующие признаки: 1) Z=1 – нулевой результат;

2) N=1 – отрицательный результат (единица в старшем разряде слова);

3) С=1 – перенос при сложении, вычитании и сдвиге вправо или влево;

4) Р=1 – переполнение.

Управляющий автомат может быть микропрограммным или схемно-логического типа. В лабораторной работе необходимо использовать УА

схемно-логического типа (рис. 3) на основе программируемых логических матриц (ПЛМ) и регистра состояния (Р).

Р

f₁

D1

F1

D_k

Fk

D1

F1

f _k

ПЛМ

X1

X2

Y 1

Y_m

D_k

Fk

Рис. 3 Структурная схема управляющего автомата:

D1,D2,…,Dk – сигналы установки регистра Р;

F1,F2,…,Fk – выходные сигналы регистра Р;

X1,X2,… – осведомительные сигналы (признаки Z,N,C,P из АЛУ);

Y1, Y2 … - управляющие сигналы.

Типовые машинные команды, используемые в работе

1. Трехадресная команда с прямой адресацией:

КОП

R

S1

S2

S3

ОП[S1+ И]*ОП[S2+ И]  ОП[S3+ И]

Здесь И - индекс для модификации адресов. В поле R указывается адрес регистра (РОН), используемого для модификации адресов, либо адрес слова в странице оперативной памяти, в котором хранится индекс (адресом ОП будет F.R). Если для хранения индекса предусмотрен специальный индексный регистр, то в поле R записывают нуль. В команде можно модифицировать один, два или три адреса. Звездочка (*) определяет одну из операций в АЛУ (см. табл. 1) в том числе и операцию пересылки. При И=0 выполняется команда без модификации.

1. Двухадресная команда с прямой адресацией и модификацией:

КОП

R

S1

S2

ОП [S1+И]*ОП[S2+И]  ОП [S1+И]

1. Двухадресная команда с косвенной адресацией и модификацией:

КОП

R

R1

R2

ОП [РОН[R1]+И]*ОП[РОН[R2]+И]  ОП [РОН[R1]+И]

Здесь в РОН с адресами R1 и R2 хранятся адреса операндов.

1. Одноадресная команда с прямой адресацией и модификацией:

КОП

R

S1

А*ОП[S1+И]  ОП[S1+И], А

Результат выполнения операции может засылаться в оперативную память или/и

аккумулятор.

1. Одноадресная команда с косвенной адресацией и модификацией:

КОП

R

R1

А*ОП [РОН[R1]+И]  ОП [РОН[R1]+И], А

1. Команды с прямой регистровой адресацией:

КОП

0

R1

R2

РОН[R1]*РОН[R2]  РОН[R1], А

1. Команды с непосредственной адресацией:

КОП

R

S1

S1  РОН[R], РИ, ОП [F.R], SP, …

Команду используют для установки начальных значений адресов, индексов и

т. д. в регистрах общего назначения.

1. Команда безусловного перехода по косвенному адресу (возврат из подпрограммы):

КОП

R

Команда заносит адрес возврата в программный счетчик. Адрес возврата может храниться в стеке или в регистре возврата (в этом случае R=0), или в оперативной памяти по адресу F.R (в последнем случае в поле R записывают четырехразрядный адрес слова в странице F, где хранится адрес возврата).

1. Команда безусловного перехода по прямому адресу:

КОП

0

S1

S1  PC

Команда заносит адрес перехода из поля S1 в программный счетчик, в качестве которого можно использовать регистр программного счетчика или один из регистров общего назначения.

1. Команда обращения к подпрограмме (переход с возвратом):

КОП

R

S1

PС  запомнить, S1  PC

Адрес возврата можно запоминать в стеке, в регистре возврата или в фиксированной ячейке памяти с адресом F.R .

1. Команда условного перехода по прямому адресу:

КОП

R

S1

S1, если P=1,

РС:=

PC+1, если P=0,

где Р – условие перехода.

Типовым условием перехода является положительный, отрицательный или нулевой результат, который может храниться в РОН[R], РИ или в ячейке ОП с адресом F.R , используемой для хранения индекса. Команды условного перехода могут быть одно-, двух - и трех - адресными:

S1, если РИ > 0;

РС:=

PC+1, если РИ < 0;

S1, если ОП [F.R]<0;

РС:= S2, если ОП [F.R]>0;

PC+1, если ОП [F.R]=0;

S1, если РОН [R]>0;

РС:= S2, если РОН [R]<0;

S3, если РОН [R]=0;

Здесь РС:= РС+1 означает переход к следующей команде, расположенной за командой условного перехода. В команде можно реализовать и другие условия перехода. Поля S2 и S3 можно использовать в двух-, и трехадресных командах.

1. Команда «Стоп»:

КОП

0

Используется для завершения работы программы.