第4讲 微程序控制器.ppt

* * 微指令字短，一般为10～20位左右。 微指令的并行微操作能力有限，一条微指令一般只包含一个微操作命令。 微指令译码比较复杂。全部微命令用一个微操作控制字段进行编码，微指令执行时需行完全译码。 设计用户只需注意微指令的功能，而对微命令及其选择、数据通路的结构则不用过多地考虑，因此，便于用户编制微程序。而且，编制的微程序规整、直观，便于实现设计的自动化。 垂直微指令字较短，使控制存储器的横向容量少。 用垂直微指令编制微程序要使用较多的微指令，微程序较长；要求控制存储器的纵向容量大。垂直微指令产生微命令要经过译码，微程序执行速度慢。 不能充分利用数据通路具有多种并行操作能力 * * 微指令字短，一般为10～20位左右。 微指令的并行微操作能力有限，一条微指令一般只包含一个微操作命令。 微指令译码比较复杂。全部微命令用一个微操作控制字段进行编码，微指令执行时需行完全译码。 设计用户只需注意微指令的功能，而对微命令及其选择、数据通路的结构则不用过多地考虑，因此，便于用户编制微程序。而且，编制的微程序规整、直观，便于实现设计的自动化。 垂直微指令字较短，使控制存储器的横向容量少。 用垂直微指令编制微程序要使用较多的微指令，微程序较长；要求控制存储器的纵向容量大。垂直微指令产生微命令要经过译码，微程序执行速度慢。 不能充分利用数据通路具有多种并行操作能力 按所给设计条件，微程序有三种判别测试，分别为P1，P2，P3。 由于修改μA5-μA0内容具有很大灵活性，现分配如下： (1)用P1和IR3-IR0修改μA3-μA0； (2)用P2和C修改μA0； (3)用P3和IR5、IR4修改μA5、μA4。 其中μA0在P字段内容不同时，作用不同。 最后再加上节拍脉冲 假设在CPU周期最后一个节拍脉冲获得微地址，转移逻辑表达式如下： 　　μA5=P3·IR5·T4 　　μA4=P3·IR4·T4 　　μA3=P1·IR3·T4 　　μA2=P1·IR2·T4 　　μA1=P1·IR1·T4 　　μA0=P1·IR0·T4+P2·C·T4 由于从触发器强置端修改，故前5个表达式可用“与非”门实现，最后一个用“与或非”门实现。 下图仅画出了μA2、μA1、μA0触发器的微地址转移逻辑图。 5.4.2 微程序控制器设计技术 3、微指令格式分为两类：水平型微指令和垂直型微指令 （1）水平型微指令 水平型微指令是指一次能定义并能并行执行多个微命令的微指令。 格式如下 控制字段 判别测试字段 下地址字段 5.4.2 微程序控制器设计技术 水平型微指令特点： 优点： 微指令字较长，速度越快。 微指令中的微操作有高度的并行性。 微指令译码简单。 控制存储器的纵向容量小，灵活性强。 缺点： 微指令字比较长，明显地增加了控制存储器的横向容量。 水平微指令与机器指令差别很大，一般要熟悉机器结构、数据通路、时序系统以及指令执行过程的人才能进行微程序设计，这对用户来说是很困难的。 5.4.2 微程序控制器设计技术 （2）垂直型微指令：采用编码方式。 设置微操作控制字段时，一次只能执行一到二个微命令的微指令称为垂直型微指令。 先看第一个例子： 5.4.2 微程序控制器设计技术 垂直型微指令的特点： 微指令字短，一般为10～20位左右。 微指令的并行微操作能力有限，一条微指令一般只包含一个微操作命令。 微指令译码比较复杂。全部微命令用一个微操作控制字段（微操作码）进行编码，微指令执行时需行完全译码。 设计用户只需注意微指令的功能，而对微命令及其选择、数据通路的结构则不用过多地考虑，因此，便于用户编制微程序。而且，编制的微程序规整、直观，便于实现设计的自动化。 5.4.2 微程序控制器设计技术 垂直微指令字较短，使控制存储器的横向容量少。 采用较长的微程序结构去换取较短的微指令结构 用垂直微指令编制微程序要使用较多的微指令，微程序较长；要求控制存储器的纵向容量大。垂直微指令产生微命令要经过译码，微程序执行速度慢。 不能充分利用数据通路具有多种并行操作能力 5.4.2 微程序控制器设计技术 水平型微指令和垂直型微指令的比较 (1)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。 (2)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。 (3)由水平型微指令解释指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点。垂直型微指令则相反。 (4)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，相对来说，比较容易掌握。 5.4.2 微程序设计技术 4、动态微程序设计 对应于一台计算机的机器指令只有一组微程序，这一组微程序设计好之后，一般无须改变而且也不好改变，这种微程