计算机组成原理，第3章4微程序控制器.ppt

* * 3.6 微程序控制方式 3.6.1 微程序控制的基本原理 1、基本思想 (1)采用了“存储逻辑”的设计思想 将控制器所需要的微操作命令，以微代码的形式编成微指令，存在专门的存储器中，执行机器指令时，从该存储器中取出微指令，产生执行机器指令所需的微操作命令序列。 (2)采用了“程序设计”的技术 把一条机器指令所需要的微操作命令序列，以微指令的形式编成一段微程序，整个指令系统就编出一整套微程序，采用“顺序、转移、多分支”等程序设计的技术进行微程序的设计。 若干微命令编制成一条微指令，控制实现一步操作； 若干微指令组成一段微程序，解释执行一条机器指令； 微程序事先存放在控制存储器中，执行机器指令时再取出。 具体做法： 2 逻辑组成 主要部件 （1）控制存储器CM 功能： 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 存放微程序。 CM属于CPU，不属于主存储器。 （2）微指令寄存器 μIR 功能： 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 存放现行微指令。 微命令字段： 提供一步操作所需的微命令。 微地址字段： 指明后续微地址的形成方式。 提供微地址的给定部分。 (微操作控制字段) (顺序控制字段) （3）微地址形成电路 功能： 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 提供两类微地址。 微程序入口地址： 由机器指令操作码形成。 后续微地址： 由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成。 工作过程 （1）取机器指令 CM 取指微指令 μIR 微命令字段 译码器 微命令 主存 机器指令 IR 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 取指微指令 控制存储器 取指微指令 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 控制存储器 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 （2）转微程序入口 IR 操作码 微地址形成电路 入口 μAR 微命令字段 CM 首条微指令 （3）执行首条微指令 μIR μIR 译码器 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 取指微指令 控制存储器 取指微指令 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 IR 控制存储器 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 微地址 形成电路 IR 微地址寄存器 微地址 形成电路 控制存储器 微地址寄存器 微命令字段 微地址字段 控制存储器 微命令字段 微地址字段 微命令 操作部件 （4）取后续微指令 微地址字段 现行微地址 运行状态 微地址形成电路 后续微地址 μAR CM 后续微指令 μIR 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 微命令字段 微地址字段 PSW 微地址寄存器 微地址 形成电路 微命令字段 微地址字段 PSW 微地址寄存器 微地址寄存器 微地址 形成电路 微地址寄存器 （5）执行后续微指令 同（3） 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 μAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 μIR 微命令字段 微地址字段 PSW 微地址寄存器 微地址 形成电路 微命令字段 微地址字段 PSW 微地址寄存器 微地址寄存器 微地址 形成电路 微地址寄存器 （6）返回 微程序执行完，返回CM (存放取指微指令的固定单元)。 机器指令的读取与执行： 一条机器指令的读取与执行就是其对应的一段微程序的读取与执行，可以分为4步： （1） 从CM中读取“取指令微指令”并执行，该微指令的执行就完成从主存取出一条机器指令（公操作）。 （2） 由取出的机器指令的操作码，经“微地址形成电路”，产生 该指令对应的