第10章 控制单元的设计_10.ppt

第10章 控制单元的设计 重点 结合时序系统的概念，对不同指令相应微操作命令安排节拍 组合控制逻辑单元的设计思想、设计步骤、硬件组成及其工作原理 微程序控制单元的设计思想、设计步骤、硬件组成及其工作原理 比较两种控制单元微操作命令节拍安排的区别 ? 难点 微指令的控制方式（编码方式）及后继微指令地址的形成方式 确定微指令格式，编出微指令的码点 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 A受B控制，B发b1微命令时，字段A发出a1,1-a7,1中的一个微命令。B发b2微命令时，字段A发出a1,2-a7,2中的一个微命令。 3. 两种微指令格式的比较 (1)并行性、效率和灵活性： 水平好， 垂直差。 (2)指令执行时间：水平短，垂直长。 (3)水平：微指令字长，微程序短。 　　 垂直：微指令字短，微程序长。 (4)用户使用：水平难，垂直易。 　某微程序控制器中，采用水平型直接控制（编码）方式的微指令格式，后续微指令地址由微指令的下地址字段给出。已知机器共有28 个微命令，6 个互斥的可判定的外部条件，控制存储器的容量为512×40 位。试设计其微指令格式，并说明理由。 解：水平型微指令由操作控制字段，判别测试字段和下地址字段三部分构成。 　（1）微指令采用直接控制（编码）方式，所以其操作控制字段的位数等于微命令数，为28 位。 （2）后续微指令地址由下地址字段给出，故其下地址字段的位数可根据控制存储器的容量（512×40 位）定为9 位。 （3）当微程序出现分支时，后续微指令地址的形成取决于状态条件，6 个互斥的可判定外部条件，可以编码成3 位状态位。 例：某机共有52 个微操作控制信号，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含5、8、2、15、22 个微命令。已知可判定的外部条件有两个，微指令字长28 位。 （1）按水平型微指令格式设计微指令，要求微指令的下地址字段直接给出后续微指令地址。 （2）指出控制存储器的容量。 解： （1）根据5 个相斥类的微命令组，各组分别包含5、8、2、15、22 个微命令，考虑到每组必须增加一种不发命令的情况，条件测试字段应包含一种不转移的情况，则5 个控制字段分别需给出6、9、3、16、23 种状态，对应3、4、2、4、5 位（共18 位），条件测试字段取2 位。根据微指令字长为28 位，则下地址字段取28－18－2 = 8 位 （2）其微指令格式如图所示： （2）根据下地址字段为8 位，微指令字长为28 位，则：控制存储器的容量为256 × 28位。 *机器指令、微指令、微程序、毫微指令和毫微程序之间的关系* 机器指令：由“0”、“1”代码组成，能被机器直接执行。 微指令：用来解释机器指令。 微程序：微指令的有序集合。用来解释机器指令的。一条机器指令的功能由一段微程序来实现的。 毫微指令：用来解释微指令的。 毫微程序：解释微程序的，它是由毫微指令组成的。 lesson 10.11、10.15、10.17 选择题 一．在微程序控制器中，机器指令和微指令的关系是（　　　　　）。 A．每一条机器指令由一条微指令来执行 B. 一条微指令由若干条机器指令执行 C．每一条机器指令由一段用微指令组成的微程序来解释执行 D. 一段微程序由一条机器指令来执行 二．以硬连线方式构成的控制器又称（　　　　）控制器。 A．组合逻辑型　　B．存储逻辑型　　　C．微程序型　　　D．只读存储器 三．微程序放在（　　　）中。 A．存储器控制器　　　　B．控制存储器　　C．主存储器　　D．Cache 四．计算机存放微指令的存储器包含在（　　　　）中。 A．主存储器　　B．Cache C．ROM D．CPU 四、微指令序列地址的形成 1. 直接由微指令的 下地址字段 指出 2. 根据机器指令的 操作码 形成 3. 增量计数器 4. 分支转移 ( CMAR ) + 1 CMAR 转移地址 操作控制字段 转移方式 转移方式 指明判别条件 转移地址 指明转移成功后的去向 5. 通过测试网络 6. 由硬件产生微程序入口地址 第一条微指令地址 由专门 硬件 产生 中断周期 由 硬件 产生 中断周期微程序首地址 非测试地址 h 测试地址 l 测试网络 … … 测试源 微指令地址 CMDR 操作控制 顺序控制 H L 7. 后续微指令地址形成方式原理图 地址 选择 + 1 CMAR 地址译码 下地址 转移方式 CMDR 控制存储器 … 控制信号 分支 逻辑 … 标志 微程序入口 OP IR 微地址 形成部件 多路选择 下条微指令的地址的产生方式不可以使用（ ） A．顺序执行