计算机组成原理之指令微操作（简化总结）

一、符号标记含义

• IR：指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令
• PC：程序计数器，其功能是存放当前欲执行的指令地址，并可自动计数形成下一条指令地址
• ALU：算术逻辑运算单元，为运算器核心部件，其功能是进行算术和逻辑运算
• ACC：累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，又能存放运算结果后的寄存器
• MAR：存储器地址寄存器，在主存中用来欲访问的存储单元的地址
• MDR：存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放某从某单元读出，或要写入某存储单元的数据

二、例题为例

1.根据汇编指令写出其微操作

1.以单微指令步骤运行下列指令，分析每一步微操作的相同
与不同。有PC+1操作的指令字长与没有的有区别吗？
ADD A,#12H
MOV A,#20H
MOV R0,#60H
MOV @R0,A
SUB A,60H
MOV R1,#30H
SUB A,R1
MOV A,#00H
ADDC A,R1
END

• 答：
  首先有PC+1操作的指令字长与没有的是有区别的，有PC+1的是双字指令，没有PC+1的是单字指令。
  第一条指令 ADD A,#12H（这是一条加法指令）
  操作码是ADD 表示加法，
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>PC+1,M[PC]→W，（W用来表示工作寄存器,因为加法运算，所以要用到运算器，注意这里的M[PC]可以理解为代表操作数本身）
  3>A+W→D→A(即将结果通过直通门D后，存放在运算器中的A累加器寄存器中)
  第二条指令MOV A,#20H（这是一条数据传送指令）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>PC+1,M[PC]→A
  第三条指令MOV R0,#60H（这是一条数据传送指令）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>PC+1,M[PC]→R0
  第四条指令MOV @R0,A（这是一条数据传送指令，但不同的是这里采用的间接寻址，同时是一条单字指令）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>（R0）→MAR（这一步就是将R0寄存器的地址内容传递给MAR，‘即相当于间接寻址中的第一次寻址’）
  3>A→D→M[MAR] (这一步即是将A里的数据通过直通门D传给M[MAR] 最终的地址操作数)
  第五条指令SUB A,60H（这是一条减法操作的指令，采用的是直接寻址方式）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>PC+1，M[PC]→MAR
  3>M[MAR]→W(因为涉及减法指令运算，所以需要把60所在的地址的内容放到运算器中的工作寄存器W中)
  4>A-W→D→A
  第六条指令MOV R1,#30H（这是一条数据传送指令，采用的是立即数寻址方式）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>PC+1，M[PC+1]→R1
  第七条指令SUB A,R1（这是减法指令，同时也是单字指令）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>（R1）→W(因为涉及减法指令运算，所以需要把R1寄存器地址所在的内容放到运算器中的工作寄存器W中)
  3>A-W→D→A
  第八条指令MOV A,#00H（这是一条数据传送指令采用的是立即数寻址）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>PC+1，M[PC]→A
  第九条指令ADDC A,R1（这是一条将带进位的加法指令，同时也是一条单字指令）
  取指令阶段：1> M[PC]=IR
  执行指令：2>（R1）→W
  3>A+W+Rcy → D → A

2、由微操作指令写出其汇编指令格式

注意：（指令执行顺序从左至右！累加器A
初值00H，立即数和地址都是20H ）根据上面的四条微操作流程图做出其汇编指令格式

• 看第一条：有PC+1，是双字指令，且不涉及运算，只有两步，故为数据传送指令
  即MOV R1，#20H
• 看第二条：无PC+1，故为单字指令，涉及减法运算，又第二步R1→W，所以R1为最右变操作数
  故SUB A，R1
• 看第三条：有PC+1，是双字指令，且不涉及运算，只有三步，故为数据传送指令，又看第二步,M[PC]→MAR，这是采用直接寻址
  故MOV A，20H
• 看第四条：无PC+1，故为单字指令，又看第二步,R1→W，说明R1寄存器充当最右边的操作数，而第三步，含Rcy参与加法，故为带进位的加法运算充当操作码
  即ADDC A，R1

三、写在后面

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