微程序控制器.ppt

微程序控制器微程序控制器微程序控制器的设计思想微程序控制器的设计思想微程序控制器：用一个存储在微程序控制器：用一个存储在ROMROM中的微程序中的微程序产生微操作控制信号产生微操作控制信号 把指令执行中的每一个步骤所需要的所有把指令执行中的每一个步骤所需要的所有控制信号编成微指令（控制字）预先存放在控控制信号编成微指令（控制字）预先存放在控制存储器（制存储器（ROMROM）中，在指令的执行过程中根）中，在指令的执行过程中根据需要从控制存储器中读取控制信号值，并送据需要从控制存储器中读取控制信号值，并送到各个部件的控制端到各个部件的控制端 指令执行的一步所需的所有控制信号编成指令执行的一步所需的所有控制信号编成微指令，一条指令执行需要若干步，则需要若微指令，一条指令执行需要若干步，则需要若干条微指令，这样由若干条微指令序列则构成干条微指令，这样由若干条微指令序列则构成一个微程序一个微程序微程序控制器的组成微程序控制器的组成（1）控制存储器用来存放各机器指令对应的微程序译码器用来形成机器指令对应的微程序的入口地址当将一条机器指令对应的微程序的各条微指令逐条取出，并送到微指令寄存器时，其微操作命令也就按事先的设计发出，因而也就完成了一条机器指令的功能。

对每一条机器指令都是如此（2）微指令的宽度直接决定了微程序控制器的宽度为了简化控制存储器，可采取一些措施来缩短微指令的宽度如采用字段译码法一级分段译码显然，微指令的控制字段将大大缩短一些要同时产生的微操作命令不能安排在同一个字段中为了进一步缩短控制字段，还可以将字段译码设计成两级或多级微程序控制微程序控制器器的的组成原理框图组成原理框图组成原理组成原理1.1.主要部件主要部件（（1 1）控制存储器）控制存储器CMCM功能：功能： 微地址微地址形成电路形成电路 IR PSW PC微地址寄存器微地址寄存器 µAR控制存储器控制存储器CM 译码器译码器微命令序列微命令序列微命令字段微命令字段 微地址字段微地址字段µIR存放微程序存放微程序CMCM属于属于CPUCPU，不属于主存储器不属于主存储器（（2 2）微指令寄存器）微指令寄存器 µIR功能：功能：存放现行微指令存放现行微指令微命令字段：微命令字段：提供一步操作所需的微命令提供一步操作所需的微命令微地址字段：微地址字段：指明后续微地址的形成方式指明后续微地址的形成方式提供微地址的给定部分提供微地址的给定部分。

(微操作控制字段微操作控制字段) )( (顺序控制字段顺序控制字段) )（（3 3）微地址形成电路）微地址形成电路功能：功能：提供两类微地址提供两类微地址微程序入口地址：微程序入口地址：由机器指令由机器指令操作码操作码形成形成后续微地址：后续微地址：由由微地址字段、现行微地微地址字段、现行微地址、运行状态址、运行状态等形成2.2.工作过程工作过程（（1 1）取机器指令）取机器指令CMCM取指取指微指令微指令µIRIR微命令字段微命令字段译码器译码器微命令微命令主存主存机器指令机器指令IRIR（（2 2）转微程序入口）转微程序入口IRIR操作码操作码微地址形微地址形成电路成电路入口入口µARAR微命令字段微命令字段CMCM首条微指令首条微指令（（3 3）执行首条微指令）执行首条微指令µIRIRµIRIR译码器译码器微命令微命令操作部件操作部件µIRIR（（5 5）执行后续微指令）执行后续微指令同（同（3 3））（（6 6）返回）返回微程序执行完，返回微程序执行完，返回CMCM ( (存放存放取指微指令取指微指令的的固定单元固定单元) )4 4）取后续微指令）取后续微指令微地址字段微地址字段现行微地址现行微地址运行状态运行状态微地址形微地址形成电路成电路后续微地址后续微地址µARARCMCM后续微指令后续微指令µIRIR微程序控制方式优缺点及应用微程序控制方式优缺点及应用1.1.优点优点 （（1 1）设计规整，设计效率高；）设计规整，设计效率高；（（2 2）易于修改、扩展指令系统功能；）易于修改、扩展指令系统功能；（（3 3）结构规整、简洁，可靠性高；）结构规整、简洁，可靠性高；（（4 4）性价比高。

性价比高2.2.缺点缺点 （（1 1）速度慢）速度慢访存频繁访存频繁转移较多转移较多（（2 2）执行效率不高）执行效率不高3.3.应用范围应用范围 用于速度要求不高、功能较复杂的机器中用于速度要求不高、功能较复杂的机器中特别适用于系列机特别适用于系列机未充分发挥数据未充分发挥数据通路本身具有的通路本身具有的并行能力并行能力。