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计算机原理 6.10 微程序控制器

时间:2020-06-24 14:22:09      阅读:91      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1、微程序控制器基本思想

硬布线:同步逻辑、繁、快、贵、难改

一条指令多个时钟周期

一个时钟周期一个状态

一个状态对应一组并发信号

微程序:存储逻辑、简、慢、廉、易改

将并发信号事先存储为微指令

一条指令对应多条微指令

状态等同于存储器地址

技术图片

 

 

2、微程序控制器工作原理

微程序是利用软件方法来设计硬件的技术

将完成指令所需的控制信号按格式编写成微指令,存放到控制存储器

  一条机器指令对应一段微程序(多条微指令)

  指令取指执行--》微程序的执行---》执行多条微指令--》依次生成控制信号

存储技术和程序设计相结合,回避复杂的同步时序逻辑设计

3、单总线结构CPU

主要部件都连接在总线上

各部件间通过总线进行传输

技术图片

 

 4、单总线CPU微指令构造

操作控制字段:存储操作控制信号

  每一位对应一个控制信号,也称微命令,可同时给出多个操作信号

顺序控制字段:用于控制微程序的执行顺序

  判别逻辑为零,下一条微指令地址从下址字段获取,否则按约定规则生成。

技术图片

 

 5、程序、微程序、指令、微指令对应关系

技术图片

 

 5、微程序控制器组成原理框图(下址字段)

技术图片

 

 指令寄存器IR是微程序控制器的最基本的输入,它将指令的操作码送到一个地址转移逻辑中,生成不同指令的微程序入口地址,每一条指令完成取指令以后,要进入到不同的执行状态,或者说要进入到不同的微程序入口地址,有了入口地址之后,再经过一个多路选择器进行选择,有可能是走不同指令的入口地址,也有可能是直接由微指令字的下址字段给出来的下址部分,到底要走哪个,由判别字段来选择,判别字段为1的时候,则走微程序入口地址,判别字段为零,则执行下一条微指令,得到正确的微地址后,送入到一个微地址寄存器中,微地址寄存器受时钟控制,每来一个时钟,对应的微地址寄存器就会重新更新地址,通过微地址寄存器,微地址输入到控制存储器(控存),控制存储器是用来存储微程序的,所以控制存储器得到一个微地址后,就会得到一条微指令,将微指令进行解析,一部分用来形成下址字段,一部分形成判别字段,一部分形成微操作控制字段,微操作控制字段会产生操作控制信号,这些信号会送到对应的功能部件,这些信号不需要执行,只需要连接到对应控制部件的控制执行点就可以了。、

整个框架系统初始化上电的时候R,μAR初始值为0,这代表我们最开始需要访问的是零号存储单元的微指令,而系统一上电之后,就应该进入取机器指令,执行机器指令的循环,所以第一条微指令一定对应取指微程序的第一条微指令,

6、微程序优势与劣势

速度慢   访存频繁、成本低廉

设计规整,设计简单,易于修改、扩展指令系统功能

  技术图片

 

 硬布线控制器执行速度快,但设计复杂,代价昂贵,不便于修改,

 

计算机原理 6.10 微程序控制器

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