18单元10_2控制单元的设计.ppt

第十章 ：控制单元的设计 教学单元十八 ：微程序设计举例 教学目标： 掌握微程序的设计方法 CLA，COM，SHR，ADD，STA, LDA 指令的微程序设计 还需考虑 如何读出 这 3 条微指令 ? 1. 写出对应机器指令的微操作及节拍安排 假设 CPU 结构与组合逻辑相同 (1) 取指阶段微操作分析 T0 T1 T2 PC MAR M ( MAR ) MDR ( PC ) + 1 PC MDR IR OP ( IR ) 微地址形成部件 九、微程序设计举例 1 R 若一个 T 内安排一条微指令 则取指操作需 3 条微指令 3 条微指令 Ad ( CMDR ) CMAR OP ( IR ) 微地址形成部件 CMAR (2) 取指阶段的微操作及节拍安排 考虑到需要 形成后续微指令的地址 T0 T1 T2 T3 T4 T5 1 R ( PC )+1 PC OP ( IR ) 微地址形成部件 MAR PC CMAR Ad ( CMDR ) MDR M ( MAR ) CMAR Ad ( CMDR ) IR MDR CMAR OP ( IR ) 微地址形成部件 7 * * * * * * * (3) 执行阶段的微操作及节拍安排 考虑到需形成后续微指令的地址 取指微程序的入口地址 M 由微指令下地址字段指出 ? 非访存指令 ① CLA 指令 T0 T1 ② COM 指令 T0 T1 Ad ( CMDR ) CMAR AC AC CMAR Ad ( CMDR ) AC 0 2 * * ④ CSL 指令 T0 T1 ⑤ STP 指令 T1 Ad ( CMDR ) CMAR AC0 ACn T0 CMAR Ad ( CMDR ) G 0 L ( AC ) R ( AC ) ③ SHR 指令 T0 T1 AC0 AC0 R ( AC ) L ( AC ) CMAR Ad ( CMDR ) 3 * * * ? 访存指令 ⑥ ADD 指令 T0 T1 T2 T3 T4 T5 Ad ( IR ) MAR Ad ( CMDR ) CMAR M ( MAR ) MDR Ad ( CMDR ) CMAR ( AC ) + ( MDR ) AC Ad ( CMDR ) CMAR 1 R ⑦ STA 指令 T0 T1 T2 T3 T4 T5 Ad (IR) MAR Ad ( CMDR ) CMAR AC MDR Ad ( CMDR ) CMAR MDR M (MAR) Ad ( CMDR ) CMAR 1 W 5 * * * * * ⑧ LDA 指令 T0 T1 T2 T3 T4 T5 Ad ( IR ) MAR Ad ( CMDR ) CMAR M ( MAR ) MDR Ad ( CMDR ) CMAR MDR AC Ad ( CMDR ) CMAR 1 R 1 * 全部微操作 20个 微指令 38条 ? 转移类指令 ⑨ JMP 指令 T0 T1 Ad ( IR) PC Ad ( CMDR ) CMAR ⑩ BAN 指令 T0 T1 Ad ( CMDR ) CMAR A0 ? Ad ( IR ) + A0 ? ( PC ) PC 2 * * 2. 确定微指令格式 (1) 微指令的编码方式 (2) 后续微指令的地址形成方式 采用直接控制 由机器指令的操作码通过微地址形成部件形成 由微指令的下地址字段直接给出 (3) 微指令字长 由 20 个微操作 确定 操作控制字段 最少 20 位 由 38 条微指令 确定微指令的 下地址字段 为 6 位 微指令字长 可取 20 ＋ 6 ＝ 26 位 (4) 微指令字长的确定 1 条 18 条 38 条微指令中有 19 条 是关于后续微指令地址 CMAR Ad ( CMDR ) CMAR 其中 若用 Ad ( CMDR ) 直接送控存地址线 则 省去了输至 CMAR 的时间，省去了 CMAR 同理 OP ( IR ) 微地址形成部件 控存地址线 可省去 19 条微指令，2 个微操作 38 － 19 ＝ 19 下地址字段最少取 5 位 20 － 2 ＝ 18 操作控制字段最少取 18 位 CMAR OP ( IR ) 微地址形成部件 18 位 考虑留有一定的余量 取操作控制字段 下地址字段 5 位 共 30 位 (6) 定义微指令操作控制字段每一位的微操作 0 1 2 23 24 29 … … 24 位 6 位 多路选择 OP IR 下地址 控制存