计算机组成原理控制单元的设计101组合逻辑设计102微程序.ppt

10.1 组合逻辑设计 10.2 微程序设计 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 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 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 ? (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 ) (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 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 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 一、组合逻辑控制单元框图 1. CU 外特性 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 2.节拍信号 CLK T0 T1 T2 T3 时钟周期 机器周期 机器周期 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 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） M D R PC M A R 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 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