[發(fā)明專利]一種在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理指令中附加跳轉(zhuǎn)功能的方法及CPU模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310153746.1
• 申請(qǐng)日: 2013-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN103309645A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李朝波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李朝波
• 主分類號(hào): G06F9/38
• 分類號(hào): G06F9/38
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國(guó)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理指令中附加跳轉(zhuǎn)功能的方法，使得計(jì)算機(jī)在執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作時(shí)也能夠同步執(zhí)行直接跳轉(zhuǎn)。本發(fā)明還涉及使用該方法的CPU模塊。?

背景技術(shù)

當(dāng)前一套完整的CPU硬件電路系統(tǒng)主要是由ROM、指令讀取模塊、指令寄存器、指令譯碼器、程序地址運(yùn)算器、程序狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)讀寫模塊和RAM等部件構(gòu)成，如圖1所示。在圖1中：（1）是ROM，用于存放程序指令。（2）是指令讀取模塊，用于從ROM讀取要執(zhí)行的指令。（3）是指令寄存器，用于存放正在執(zhí)行的指令，它是由操作碼、條件碼以及若干個(gè)操作數(shù)構(gòu)成。（4）是指令譯碼器，用于對(duì)存放在指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生指令執(zhí)行需要的控制信號(hào)。（5）是數(shù)據(jù)處理模塊，它是在指令譯碼器譯碼輸出的控制信號(hào)的作用下，完成數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)運(yùn)算的操作。（6）是二輸入與門電路。（7）是PSW，即程序狀態(tài)寄存器，里面存放數(shù)據(jù)處理后的各種狀態(tài)碼。（8）是執(zhí)行條件比較器，它是比較指令寄存器（3）中的條件碼和PSW的狀態(tài)碼，輸出控制信號(hào)RUN_EN來(lái)控制是否允許執(zhí)行指令。（9）是二選一數(shù)據(jù)選擇器，在譯碼器（4）的控制下根據(jù)指令要求選擇順序執(zhí)行還是跳轉(zhuǎn)執(zhí)行。（10）是加法器。（11）是二選一數(shù)據(jù)選擇器。（12）是PC，里面存放的是下一條指令地址。（13）是數(shù)據(jù)讀寫模塊。（14）是RAM，里面存放的是數(shù)據(jù)。在有些CPU中，指令寄存器（3）中沒有條件碼，它是把條件碼隱含在指令譯碼器當(dāng)中，其條件碼由指令寄存器中的操作碼從指令譯碼器索引而得到。由圖1看出，指令地址計(jì)算是由（3）、（4）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）等電路部件協(xié)同來(lái)完成，為了表述方便，在此把（3）、（4）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）電路部件的組合稱之為指令地址計(jì)算部件，它是完成指令地址運(yùn)算功能，其計(jì)算結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器（11）存放到PC（12）中。執(zhí)行數(shù)據(jù)處理是由數(shù)據(jù)處理模塊（5）完成。從電路結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，上述的指令地址運(yùn)算部件和數(shù)據(jù)處理模塊是并聯(lián)關(guān)系，從理論來(lái)說(shuō)，如果通過(guò)特定的設(shè)計(jì)，是可以使得CPU執(zhí)行直接跳轉(zhuǎn)的操作和數(shù)據(jù)處理的操作同步進(jìn)行的，但是現(xiàn)有的CPU硬件電路和指令系統(tǒng)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)CPU執(zhí)行直接跳轉(zhuǎn)的操作和執(zhí)行數(shù)據(jù)處理的操作同步進(jìn)行。?

現(xiàn)有的每套計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中都由兩大類指令構(gòu)成，它們是跳轉(zhuǎn)指令和數(shù)據(jù)處理指令。?其中跳轉(zhuǎn)指令又分為直接跳轉(zhuǎn)指令、子程序調(diào)用指令；而數(shù)據(jù)處理指令又分為數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)運(yùn)算指令。這些指令分工非常明確，功能單一。應(yīng)用程序就是由這些功能單一的指令根據(jù)程序邏輯運(yùn)算要求組合而成的。如下面這段簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言程序代碼：?

if(a<b)a=b+c;?

else?a=d+e;?

f++;?

為了通俗易懂，在此借用流行的MCS-51匯編語(yǔ)言來(lái)翻譯這段C語(yǔ)言程序代碼，得到匯編程序例1如下：?

匯編程序例1：?

行號(hào)??標(biāo)號(hào)????匯編指令（其中A為累加器，C為進(jìn)位標(biāo)記）?

1?????C001:???MOV???A,a,?

2?????C002:???CLR???C;?

3?????C003:???SUBB??A,b;?

4?????C004:???JNC???C009;?

5?????C005:???MOV???A,b;?

6?????C006:???ADD???A,c;?

7?????C007:???MOV???a,A，?

8?????C008:???JMP???C00C;?

9?????C009:???MOV???A,d;?

10????C00A:???ADD???A,e;?

11????C00B:???MOV???a,A;?

12????C00C:???INC???f;?

從上面的匯編程序例1可以看出，第1、2、3、5、6、7、9、10、11、12行是數(shù)據(jù)處理指令，這些數(shù)據(jù)處理指令只能讓CPU做有關(guān)數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)運(yùn)算的操作，而且只能順序執(zhí)行；第4行和第8行是跳轉(zhuǎn)指令，該跳轉(zhuǎn)指令只能做程序跳轉(zhuǎn)的操作，程序邏輯需要跳轉(zhuǎn)的地方就要使用跳轉(zhuǎn)指令來(lái)完成，CPU在執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊是閑置的，資源白白浪費(fèi)掉了。?

發(fā)明內(nèi)容