计算机组成原理第十章11.ppt

第十章 控制单元的设计 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 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 10.2 7. 后继微指令地址形成方式原理图 多路选择 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 10.2 OP IR 微地址 形成部件 五、微指令格式 1. 水平型微指令 如 直接编码、字段直接编码、字段间接编码、 直接和字段混合编码 2. 垂直型微指令 类似机器指令操作码 的方式 一次能定义并执行多个并行操作 由微操作码字段规定微指令的功能 10.2 3. 两种微指令格式的比较 (1) 水平型微指令比垂直型微指令 并行操作能力强 灵活性强 (2) 水平型微指令执行一条机器指令所要的 微指令 数目少，速度快 (3) 水平型微指令 用较短的微程序结构换取较长的 微指令结构 (4) 水平型微指令与机器指令 差别大 10.2 六、静态微程序设计和动态微程序设计 静态 微程序无需改变，采用 ROM 动态 通过 改变微指令 和 微程序 改变机器指令 有利于仿真，采用 EPROM 七、毫微程序设计 1. 毫微程序设计的基本概念 微程序设计 用 微程序解释机器指令 毫微程序设计 用 毫微程序解释微程序 毫微指令与微指令 的关系好比 微指令与机器指令 的关系 10.2 2、毫微程序控制存储器的基本组成 控制存储器 （微程序） CMAR1 MOP OP 转移地址 垂直型 微指令 IR + 1 CMDR1 CMAR2 控制存储器 （毫微程序） 水平型微指令 … 控制信号 CMDR2 10.2 八、串行微程序控制和并行微程序控制 取第 i+1 条微指令 执行第 i 条微指令 取第 i 条微指令 执行第 i+1 条微指令 执行第 i 条微指令 取第 i 条微指令 取第 i+1 条微指令 执行第 i+1 条微指令 取第 i+2 条微指令 执行第 i+2 条微指令 串行 微程序控制 并行 微程序控制 10.2 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 还需考虑 如何读出 这 3 条微指令 ? 10.2 (2) 取指阶段的微操作及节拍安排 考虑到需要 形成后继微指令的地址 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 ) 10.2 (3) 执行阶段的微操作及节拍安排 考虑到需形成后继微指令的地址 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 10.2 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 ) 10.2 ? 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 M