基于指令/微指令系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)


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【摘要】: 本文以一個(gè)具體的指令系統(tǒng)為例，用COP2000軟件說(shuō)明設(shè)計(jì)指令/微指令系統(tǒng)的具體步驟，并針對(duì)該例子進(jìn)行詳細(xì)全面的分析，從而推導(dǎo)出一般的指令/微指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，得出結(jié)果。進(jìn)一步對(duì)指令/微指令的功能和實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式獲得全方位的理解。

【關(guān)鍵字】: 指令系統(tǒng) 微指令系統(tǒng) 寄存器 存儲(chǔ)器 COP2000

1 前言
電子計(jì)算機(jī)是按照預(yù)先編制的程序工作的，程序由一系列指令組成。計(jì)算機(jī)執(zhí)行一條又一條指令，每執(zhí)行一條指令又可以分解成一些小的步驟，這就把一條指令分解成一些微指令。使用微程序設(shè)計(jì)方法的電子計(jì)算機(jī)，在硬件結(jié)構(gòu)上與一般計(jì)算機(jī)不同。首先，要能把計(jì)算機(jī)的各種指令用共同的一些微指令組合實(shí)現(xiàn)。每種微指令都使相應(yīng)的電子線路完成相應(yīng)的動(dòng)作。其次，各種微指令和它們的組合，都需要一個(gè)微程序存貯器來(lái)存放，以供使用。微程序存貯器應(yīng)該是高速度、不被破壞的只讀存貯器。隨著半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路的發(fā)展，微程序存貯器的生產(chǎn)已變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，為使用微程序技術(shù)的計(jì)算機(jī)，創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)。使用微程序設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改變?nèi)菀?，靈活性高；主程序簡(jiǎn)化，減少存貯量并提高程序的效率。缺點(diǎn)是必須設(shè)置相應(yīng)的微指令存貯器。微程序設(shè)計(jì)技術(shù)在許多方面得到應(yīng)用，如存貯器和文件管理、資源分配、中斷處理等。
指令系統(tǒng)是指機(jī)器所具有的全部指令的集合。它反映了計(jì)算機(jī)所擁有的基本功能。它是機(jī)器語(yǔ)言程序員所看到的機(jī)器的主要屬性之一。通常我們說(shuō)的加法指令、傳輸數(shù)據(jù)指令等等就是計(jì)算機(jī)的指令，這些指令就是告訴計(jì)算機(jī)從事某一特殊運(yùn)算的代碼，一種