第10章(6学时) 控制器-英文.pptVIP

4、微程序i 一系列微指令的有序集合就是微程序。 一段微程序对应一条机器指令。 微地址?：存放微指令的控制存储器的单元地址 下面我们举一个十进制加法指令为实例。 * 下面我们举一个十进制加法指令为实例。 * 微程序控制器原理 控制存储器(μCM) 这是微程序控制器的核心部件，用来存放微程序。其性能(包括容量、速度、可靠性等)与计算机的性能密切相关。 微指令寄存器(μIR) 用来存放从μCM取出的正在执行的微指令，它的位数同微指令字长相等。 微地址形成部件 用来产生初始微地址和后继微地址，以保证微指令的连续执行。 微地址寄存器(μMAR) 它接受微地址形成部件送来的微地址，为下一步从μCM中读取微指令作准备。 * 微程序控制器的工作过程 (1)执行取指令的公共操作。 取指令的公共操作通常由一段取指微程序来完成，在机器开始运行时，自动将取指微程序的入口微地址送μMAR，并从μCM中读出相应的微指令送入μIR。微指令的操作控制字段产生有关的微命令，用来控制实现取机器指令的公共操作。取指微程序的入口地址一般为μCM的0号单元，当取指微程序执行完后，从主存中取出的机器指令就已存入指令寄存器IR中了。 (2)由机器指令的操作码字段通过微地址形成部件产生出该机器指令所对应的微程序的入口地址，并送入μMAR * (3)从μCM中逐条取出对应的微指令并执行之，每条微指令都能自动产生下一条微指令的地址。 (4)一条机器指令对应的微程序的最后一条微指令执行完毕后，其下一条微指令地址又回到取指微程序的人口地址，从而继续第(1)步，以完成取下条机器指令的公共操作。 以上是一条机器指令的执行过程，如此周而复始，直到整个程序的所有机器指令执行完毕。 * 设计微指令结构应当追求的目标是： (1) 有利于缩短微指令字的长度； (2) 有利于减小控制存储器的容量； (3) 有利于提高微程序的执行速度； (4) 有利于对微指令的修改； (5) 有利于提高微程序设计的灵活性。 * 微程序设计技术 （1）微命令编码 （2）微地址的形成方法 （3）微指令格式 * （1）微命令编码 已知：微指令的一般格式为： 微操作控制字段，顺序控制字段 微命令编码，即：操作控制字段设计方法。 通常有以下三种方法： 1. 直接表示法 2. 编码表示法 3. 混合表示法 * 1. 直接表示法 其特点是: 操作控制字段中的每一位代表一个微命令 优点是简单直观，其输出直接用于控制。 缺点是微指令字较长，因而使控制存储器容量较大 * 2. 编码表示法 把一组相斥性的微命令信号组成一个小组(即一个字段) ，然后通过小组译码器进行译码，产生所对应的微命令信号，即：译码输出作为操作控制信号。 其对应的微指令结构如下图所示。  采用字段译码的编码方法，可以用较小的二进制信息位表示较多的微命令信号。例如：3位二进位译码后可表示7个微命令，4位二进制位译码后可表示15个微命令。 与直接表示法相比，编码表示法可使微指令字大大缩短。但由于增加译码电路，使微程序的执行速度稍稍减慢。目前在微程序控制器设计中，字段直接译码法使用较普遍。 * 3. 混合表示法 混合表示法： 是把直接表示法与字段编码法混合使用，以便综合考虑指令字长、灵活性、微程序执行速度等方面的要求。 * （2）微地址的形成方法 就是顺序控制字段的设计方法 ①微程序入口地址的确定 1、执行“取机器指令”微程序 通常放在CM的0号或1号单元开始的一段连续单元中，它将一条机器指令从内存取出，送到IR。 2、根据机器指令的操作码指出微程序的入口地址(初始微地址)，这是一种多分支(多路转移)的情况。可用PROM或PLA芯片直接得到入口地址。 * 就是顺序控制字段的设计方法 ②后续（后继）微地址的产生 实际上是如何确定下一条微指令的地址问题。通常，产生后继微地址有两种方法： 1. 计数器方式 2. 多路转移方式 * 1. 计数器方式 借鉴了用PC计数产生机器指令地址的方法，在微程序控制器中设置一个硬件计数器叫微程序计数器μPC； 顺序执行微程序时，（μPC）+1→μPC； 微程序出现转移时，由微指令地址字段中转移部分结合转移条件把新地址送入μPC。图示： 计数器方式的特点： 微指令字较短，微地址产生机构简单； 多分支能力弱，CM物理地址分配不方便。 * 2. 多路转移方式 一条微指令存在多个转移分支的情况称为多路转移。 后继微程序地址可由设计者指定或由设计者指定的测试判别字段控制产生。 多路转移方式的微指令格式： * 举例: 下图为一微程序流程图,每一个方框代表一条微指令，分别用字符A-P表示其执行的微操作，其中第