CPU3微程序控制器.ppt
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第四节 微程序控制器原理,3.4.1 微程序控制的基本思想,1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现 一步操作；,2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一 条机器指令；,3. 微程序事先存放在控制存储器中，执行机 器指令时再取出1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现 一步操作；,2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一 条机器指令；,3.4.2 组成原理,1.主要部件,（1）控制存储器CM,功能：,存放微程序CM属于CPU，不属于主存储器2）微指令寄存器 µIR,功能：,存放现行微指令微命令字段：,提供一步操作所需的微命令微地址字段：,,,指明后续微地址的形成方式提供微地址的给定部分微操作控制字段),(顺序控制字段),（3）微地址形成电路,功能：,提供两类微地址微程序入口地址：,由机器指令操作码形成后续微地址：,,由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成2.工作过程,（1）取机器指令,CM,取指微指令,,µIR,,微命令字段,译码器,微命令,,主存,,,机器指令,IR,（2）转微程序入口,IR,操作码,,微地址形成电路,,入口,µAR,微命令字段,,CM,,首条微指令,（3）执行首条微指令,µIR,µIR,,译码器,微命令,,操作部件,（4）取后续微指令,微地址字段 现行微地址 运行状态,,微地址形成电路,,,后续微地址,µAR,,CM,后续微指令,,µIR,（5）执行后续微指令,同（3）,（6）返回,微程序执行完，返回CM,(存放取指微指令的固定单元)。
3.4.3 微指令格式和编码方法,1.格式分类,（1）垂直型微指令,优点：,一条微指令定义并执行几种并行的基本操作微指令短、简单、规整，便于编写微 程序缺点：,微程序长，执行速度慢；工作效率低2）水平型微指令,一条微指令定义并执行一种基本操作优点：,缺点：,微指令长，编写微程序较麻烦微程序短，执行速度快3）混合型微指令,微指令不长，便于编写；微程序不长，执行 速度加快在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行 操作例.长城203微指令,,运算器输入控制,,运算器输出控制,,操作类型控制,,访M、I/O控制,,常数,,辅助操作,2.编码方法,（1）直接控制法,例. 某微指令,微命令按位给出不需译码，产生微命令的速度快； 信息的表示效率低微指令中通常只有个别位采用直接控制法2）分段直接编译法,例.对加法器输入端进行控制微命令由字段编码直接给出000 不发命令,微指令中设置AI字段，控制 加法器的输入选择…,？,微命令分组原则：,同类操作中互斥的 微命令放同一字段不能同时出现,C,D,操作唯一；,加法器A输入端的控制命令放 AI字段，B输入端的控制命令 放BI字段C,D,AI：,BI：,一条微指令能同时 提供若干微命令，便于组织各种操作。
编码较简单；,（3）分段间接编译法,例.,微命令由本字段编码和其他字段解释共同给 出C =,1) 设置解释位或解释字段,,解释位,,1 A为某类命令 0 A为常数,2) 分类编译,按功能类型将微指令分类，分别安排各类微 指令格式和字段编码，并设置区分标志4）其他编码方法,1) 微指令译码与机器指令译码复合控制,例.,机器指令,微指令,译码器,译码器,,,,,,,,,,,001,R1,A门,例.,2) 微地址参与解释,004,微地址,指令操作码,1.微程序入口地址的形成,微指令,011,3.4.4 微地址形成方式,,微程序入口,功能转移,（1）一级功能转移,各操作码的位置、位数固定，一次转换成功入口地址=页号，操作码,例.,机器指令1,入口地址=000FH,机器指令2,入口地址=0010H,000F,,0010,,,微地址1,微程序1,微地址2,,微程序2,功能转移,功能转移,,0页,（2）二级功能转移,各类指令操作码的位置、位数不固定，,分类转：,需两 次转换指令类型标志,,区分指令类型,功能转：,指令操作码,,区分操作类型,（3）用可编程逻辑阵列PLA实现功能转移,入口地址 1,,IR,,,,,,,,,入口地址 2,2.后续微地址的形成,（1）增量方式,以顺序执行为主，辅以各种常规转移方式。
顺序：现行微地址+1跳步：现行微地址+2无条件转移：现行微指令 给出转移微地址A,A+1,,A+2,,B,B,条件转移：现行微指令给 出转移微地址和转移条件B,C,(条件满足),(条件不满足),转微子程序：现行微指令 给出微子程序入口转移条件 C,D,D,微子程序,返回微主程序：现行微指 令给出寄存器号R,微指令,给定后续微地址 高位部分,（2）断定方式,由直接给定和测试断定相结合形成微地址指明后续微地址低 位部分的形成方式,,例.,微指令,,,2位,位数可变,微地址10位，,约定：,A=,,01,10,微地址低4位为操作码，D给定高 位；,微地址低3位为机器指令目的寻址方式,微地址低3位为机器指令源寻址方式,6,7,11,编码，D给定高 位；,编码，D给定高 位7,,16路分支,,8路分支,,8路分支,3.4.6 微程序控制方式优缺点及应用,1.优点,（1）设计规整，设计效率高；,（2）易于修改、扩展指令系统功能；,（3）结构规整、简洁，可靠性高；,（4）性价比高2.缺点,（1）速度慢,访存频繁 转移较多,（2）执行效率不高,3.应用范围,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,,,未充分发挥数据 通路本身具有的 并行能力,。
