单片微机原理与接口技术
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1.4 微型计算机的工作过程

微型计算机的工作过程就是执行程序的过程,计算机执行程序是一条指令一条指令执行的,执行一条指令的过程分为三个阶段:取指令、指令译码、执行指令。每执行完一条指令,自动转向下一条指令的执行。

1.取指令

根据程序计数器PC中的地址,到程序存储器中取出指令代码,并送到指令寄存器IR中。然后PC自动加1,指向下一条指令(或指令字节)地址。

2.指令译码

指令译码器对指令寄存器中的指令代码进行译码,判断出当前指令代码的工作任务。

3.执行指令

判断出当前指令代码任务后,控制器自动发出一系列微指令,指挥计算机协调的动作,完成当前指令指定的工作任务。

如图1.4所示为微型计算机工作过程的示意图,程序存储器从0000H起存放了如下所示的指令代码。

    汇编源程序                    对应的机器代码
    ORG 0000H;伪指令,指定下列程序代码从0000H地址开始存放
    MOV A,#0FH                   740FH
    ADD A,20H                    2520H
    MOVP1,A                      F590H
    SJMP$                         80FEH

下面分析图1.4所示微型计算机的工作过程:

图1.4 微型计算机工作过程示意图

(1)将PC内容0000H送地址寄存器MAR。

(2)PC值自动加1,为取下一个字节的机器代码做准备。

(3)MAR中的地址经地址译码器找到程序存储器0000H单元。

(4)CPU发出读出命令。

(5)将0000H单元内容74H读出,送至数据寄存器MDR中。

(6)将74H送指令寄存器IR中。

(7)经指令译码器ID译码,判断出指令代码所代表的功能,由操作控制器(OC)发出相应的微操作控制信号,完成指令操作。

(8)根据指令功能要求,PC内容0001H送地址寄存器MAR。

(9)PC值自动加1,为取下一个字节的机器代码做准备。

(10)MAR中的地址经地址译码器找到程序存储器0001H单元。

(11)CPU发出读出命令。

(12)将0001H单元内容0FH读出,送至数据寄存器MDR中。

(13)因此次读取的是数据,读出后根据指令功能直接送累加器A,至此,完成该指令操作。

(14)接着,又重复上述过程,逐条地读取指令、指令译码、执行指令。