计算机组成原理第十章分解.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 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 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 还需考虑 如何读出 这 3 条微指令 ? 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 (2) 取指阶段的微操作及节拍安排 考虑到需要 形成后续微指令的地址 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 ) 微地址形成部件 (3) 执行阶段的微操作及节拍安排 考虑到需形成后续微指令的地址 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 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 ) ? 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 MDR Ad ( CMDR ) CMAR MDR M (MAR) Ad ( CMDR ) CMAR 1 W * 10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 一、组合逻辑控制单元框图 IR 节拍发生器 CU T0 T1 Tn … CLK （机器主频） … 标志 0 1 2n-1 … C0 C1 Cn 操作码译码 n 位操作码 二、微操作的节拍安排 采用 同步控制方式 CPU 内部结构采用非总线方式 一个 机器周期 内有 3 个节拍（时钟周期） PC IR AC CU 时钟 ALU … … … C1 C2 C5 C9 C0 C10 C3 C7 C4 C6 C12 C11 C8 控制信号 标志 控制 信号 M D R M A R 1. 安排微操作时序的原则 原则一 微操作的 先后顺序不得 随意 更改 原则二 被控对象不同 的微操作 尽量安排在 一个节拍 内完成 原则三 占用 时间较短 的微操作 尽量 安排在 一个节拍 内完成 并允许有先后顺序 2. 取指周期 微操作的 节拍安排 PC MAR M ( MAR ) MDR MDR IR ( PC ) + 1 PC 原则二 原则二 原则三 3. 间址周期 微操作的 节拍安排 M ( MAR ) MDR MDR Ad ( IR ) T0 T1 T2 T0 T1 T2 1 R OP ( IR ) ID Ad ( IR ) MAR 1