计算机组成原理第10章分解.ppt

三、微指令的编码方式（控制方式） 1. 直接编码（直接控制）方式 在微指令的操作控制字段中， 每一位代表一个微操作命令 速度最快 下地址 … 控制信号 操作控制 某位为 “1” 表示该控制信号有效 控制字段位数达几百位 10.2 2. 字段直接编码方式 将微指令的控制字段分成若干 “段”， 每段经译码后发出控制信号 每个字段中的命令是 互斥 的 译码 … 译码 … 译码 … 下地址 操作控制 控制信号 缩短 了微指令 字长 增加 了译码 时间 微程序执行速度较慢 显式编码 要留出1个状态表示不发微命令 10.2 3. 字段间接编码方式 4. 混合编码 直接编码和字段编码（直接和间接）混合使用 5. 其他 … 字段 1 … 字段 2 译码 译码 译码 … 操作控制 控制信号 … 字段 n 下地址 … … 控制信号 隐式编码 某些命令的编码还需另一个字段的某些微命令解释 设置常数字段，用来提供常数、计数器初值等 采用类似机器指令操作码的方式等 10.2 例10.4 某机的微指令格式中，共有8个控制字段，每个字段分别激活5、8、3、16、1、7、25、4种控制信号。分别采用直接编码和字段直接编码方式设计微指令的操作控制字段，并说明两种方式的操作控制字段各取几位。 解：1）采用直接编码方式，操作控制字段总位数等于控制信号数，即 5+8+3+16+1+7+25+4 = 69 2）采用字段直接编码方式，考虑到每个控制字段至少要留一种状态表示没有任何操作，因此微指令的8个控制字段分别需给出6、9、4、17、2、8、26、5种状态，对应3、4、2、5、1、3、5、3位，则总位数为： 3+4+2+5+1+3+5+3=26 四、微指令序列地址的形成 1. 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 10.2 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 间指周期 由 硬件 产生 间指周期微程序首地址 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 10.2 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 一条微指令有1~2个微命令，控制1~2操作 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 例10.5 某微程序控制器中，采用水平型直接控制方式的微指令格式，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，控存器容量为512×40位。试设计其微指令格式，并说明理由。 解：根据题意后续微指令地址由微指令的下地址字段给出，由控存容量可知下地址字段位数： 29=512 ，即下地址字段位数9位 有6个互斥的可判定的外部条件，相应判断位： 23 6， 即判断位3位； 采用水平型直接控制方式，28个微命令对应28位操作控制位。 操作控制 （28位） 判断（3位） 下地址 （9位） 10.6 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。 2个判定条件 22个 微命令 15个 微命令 2个 微命令 8个 微命令 5个 微命令 23状态 16状态 3状态 9状态 6状态 8位 2位 5位 4位 2位 4位 3位 下地址 条件 测试 字段5 字段4 字段3 字段2 字段1 控存容量：256×28 六、静态微程序设计和动态微程序设计 静态 微程序无