5计算机组成原理第5章_中央处理机资料.ppt

* * 下表给出了上述指令取指和译码阶段每个节拍（时钟周期）的功能和有效控制信号； 请按照表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。 时钟 功能 有效控制信号 C1 MAR←（PC） PCout，MARin C2 MDR←M（MAR） PC←（PC）+1 MemR，MDRinE，PC +1 C3 IR←（MDR） MDRout，IRin C4 指令译码 无 * * 2个解答 时钟 功能 有效控制信号 C5 MAR←（R1） R1out，MARin C6 MDR←M（MAR） MemR，MDRinE C7 A←（R 0） R0out，Ain C8 AC←（MDR）+（A） Add，MDRout，ACin C9 MDR←（AC） ACout，MDRin C10 M（MAR）←MDR MDRoutE，MemW 时钟 功能 有效控制信号 C5 MAR←（R1） R1out，MARin C6 MDR←M（MAR） MemR，MDRinE C7 A←（MDR） MDRout，Ain C8 AC←（R0）+（A） Add，R0out，ACin C9 MDR←（AC） ACout，MDRin C10 M（MAR）←MDR MDRoutE，MemW * * 10年考研题 18、下列存储器中，汇编语言程序员可见的是（ ） A. 存储器地址寄存器（MAR）? B. 程序计数器（PC） C. 存储器数据寄存器（MDR）? D. 指令寄存器（IR） B * * * * * * * * * * * 编码表示法（1/2） 编码方法 将微指令操作控制字段划分为若干个子字段； 每个子字段的所有微命令进行统一编码； 每个子字段的不同编码表示不同的微命令； 例如，某机器指令系统总共需要256个微命令 采用直接编码法 微指令的操作控制字段需256位； 采用编码表示法 若4个微命令划分一个子字段，则每个子字段可编码16个微命令； 256个微命令需16个子字段，即微指令的操作控制字段仅64位。 * * 编码表示法（2/2） 遵循原则： 把相斥的微命令划分在同一个字段中，相容的微命令划分在不同字段； 字段的划分应与数据通路结构相适应； 每个子字段应留出一个空操作状态； 每个子字段所定义的微命令不宜太多； 优点 可大大缩短微指令字长； 缺点 需要微命令译码，故微程序的执行速度稍稍减慢。 * * 2、微地址的形成方法 微程序的入口地址 微程序的第一条微指令所在控存单元的地址； 现行微指令 执行微程序过程中，当前正在执行的微指令； 现行微指令的地址称为现行微地址。 后继微指令 现行微指令执行完毕后，下一条要执行的微指令； 后继微指令的地址称为后继微地址。 微指令中确定下一条微指令地址的方法； 计数器方式、多路转移方式； * * 计数器方式 同CPU中程序计数器产生机器指令地址的方法相类似。 优点 微指令的顺序控制字段较短，微地址产生机构简单。 缺点 多路并行转移功能较弱，速度较慢，灵活性较差。 * * 多路转移方式 可根据“判别测试”标志和“状态条件”信息选定某一个候选微地址的方法。 特点 能以较短的顺序控制字段配合，实现多路并行转移，灵活性好，速度较快； 但转移地址逻辑需要用组合逻辑方法设计。 * * 【例】已知某计算机采用微程序控制方式，其控存容量为512×32位，微程序可以在控存中实现转移，可控制微程序转移的条件有6个，采用直接编码方式，后继微指令地址采用多路转移方式。 微指令字长32位，格式如下，请说明微指令中3个字段分别应为多少位。 由控存单元数可知共512个，则每个控存单元地址位为9位，则微指令中的后继微指令地址位数为9位； 可控制微程序转移的条件为6个，且按照直接控制编码，则测试条件位数为6位； 剩下的为操作控制字段可用位数32－9－6＝17位； 微操作编码 测试指令 下址 * * 3、微指令格式 水平型微指令 一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令； 一般由操作控制字段、判别测试字段、下地址字段三部分构成； 根据控制字段编码方式的不同，可分为全水平型、字段译码法水平型、直接和译码相混合的水平型三种微指令。 垂直型微指令 微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能； 垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构。 课本P153 四个垂直型微指令的例子 * * 水平型微指令与垂直型微指令比较 水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强。垂直型微指令则较差。 水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。 由水平型微指令解释指令的微程序，具有微指令字比较长，但微程序短的特点。垂直型微指令则相反，微指令字比较短而微程序长。 水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对