控制单元设计与中断处理微操作详解

第十章的讨论主要集中在控制单元的设计，特别是关于中断处理的实现。在处理中断时，一种常见的策略是采用软件方法来管理中断服务程序的入口地址。假设响应中断时，需要将当前程序断点保存到堆栈中，以便在返回时恢复执行。中断隐指令被设计用来完成这一过程，它包含了多个微操作步骤。 首先，中断隐指令的实现步骤包括： 1. 将EINT信号发送到控制器（T00），同时将堆栈指针SP送入地址寄存器（MAR，T01）。 2. 读取当前程序计数器PC的值到存储器数据寄存器MDR（T1）。 3. 将0送入减法/写入寄存器-W，并更新堆栈指针SP（T2）。 4. 再次将MDR内容送入内存地址字段MAR（T3），然后加载PSW（程序状态字）到MDR（T4），并更新-W和SP。 5. 将MDR的内容写回PC，同时更新内存地址字段MAR指向新的地址（T5）。 然而，这个设计的并行性较低，因为它依赖于序列化的微操作，因为题设中没有提供具体的数据通路结构。 接着是两个指令的微操作与节拍安排： 1. 指令ADDR1完成寄存器R1和主存X单元的内容相加，结果存于R1。这个操作可能涉及取指、数据传输、算术运算等步骤，具体微操作顺序取决于数据通路设计，但通常包括取指令、数据读取、ALU运算和结果存储等步骤。 2. 指令ISZX用于将主存X单元的内容加1，如果结果为0，则跳过下一条指令。此指令首先从主存读取X，然后加1，再检查结果，决定是否执行下一条指令。这个过程同样涉及到取指、数据读取、加法操作以及条件分支决策。 控制单元的设计涉及到了指令调度、内存访问、算术逻辑运算以及中断处理的复杂交互。理解和设计这样的控制单元对于深入理解计算机硬件和操作系统如何协同工作至关重要。在实际应用中，控制单元会根据具体的处理器架构和指令集进行优化，以达到更高的性能和效率。