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80C51单片机指令的取指、执行时序

2016-12-17 18:23:33 | 人围观 | 评论:

       现按4类指令介绍CPU时序。因为CPU工作的过程就是取指令与执行指令的过程,所以CPU必须先取出指令,然后才能执行指令。
       1.双字节单周期指令
       由于双字节单周期指令必须在一个周期内取机器码二次,所以必须在一个机器周期内安排二次读操作码的操作,分别发生在S1P2与S4P2。在S1P2读入机器码74并送入指令寄存器IR,在S4P2读入数据03送入累加器A,即读2取2。在指令的执行过程中,P0口要分时传送地址与数据,因此当操作码的地址从P0口输出后,必须发地址锁存信号ALE给74LS373锁存器,将地址锁存在74LS373内,腾出P0口读入机器码74。在取数据03时同样要发ALE信号。因此,在一个机器周期内地址锁存信号二次有效,见80C51时序图。
       2.单字节单周期指令
       对单字节单周期指令,由于操作码只有一个字节,因此第一次读操作码有效,而第二次读的操作码将被丢弃,即:读1丢1,且程序计数器PC不加1。
       3.单字节双周期指令
       对单字节双周期指令,由于操作码只有一个字节,而执行时间长达2个机器周期,因此除第1次读操作码有效外,其余三次读的操作码均被放弃,即:读1丢3。
       4.访问外部存储器指令MOVX
       执行访问外部存储器指令MOVX时,首先从程序存储器中取出指令,然后从外部数据存储器中取出数据,因此该指令执行时序图与前三类指令不同。由于MOVX是单字节双周期指令,所以在取指令阶段(即第一个机器周期的S1P1到S4P2)是读1丢1,而在执行指令读数据阶段(即第一个机器周期的S5到第二个机器周期的S3)所完成的操作如下:
       (1)先将外部数据存储单元的地址ADDR由DPTR从P0与P2口输出,即时序图中的S5P1到S6P2阶段。并在S4P2到S5P2阶段,发ALE信号将地址锁存。
       (2)在第二个机器周期S1P2到S2P2内取消ALE与程序选通信号  (即取消取指操作),使P0口专门用于传送数据。同时发读信号,通过P0口将外部数据存储单元中的数据传送到累加器A中。即:时序图的S6P2到S4P1阶段。
       (3)由于锁存的地址为外部数据存储单元的地址,所以在第二个机器周期S4取消取指令的操作,即:不再发程序选通信号
       注:由于执行MOVX指令时,在第二个机器周期中要少发一次ALE信号,所以ALE的频率是不稳定的。





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