计算机组成原理13-控制器-微程序

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1、组合逻辑控制器：由大量的逻辑门和触发器组成。微程序控制器：基于“存储程序，顺序执行”的思想体制。微程序控制器原理微命令：构成控制信号序列的最小单位。微操作：由微命令控制实现的最基本操作。微指令：若干个微命令的组合。微周期：指从控制存储器中读取一条微指令并执行相应的微操作所需的时间。微程序：一系列微指令的有序集合。控制存储器：存放微程序的只读存储器。微程序控制器的基本概念微程序控制的基本思想微程序事先存放在控制存储器(CM)中，执行机器指令时再取出。1.若干微命令编制成一条微指令，控制实现一步操作；2.若干条微指令组

2、成一段微程序，解释执行一条机器指令；CPU的构成引入了程序技术，使设计规整；引入了存储逻辑，使功能易于扩展。结论：执行一条指令实际上就是执行一段存放在控制存储器中的微程序。微程序控制器原理微地址形成电路IRPSWPC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微地址形成电路IRPSWPC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µIR1.主要部件（1）控制存储器CM功能：存放微程序。CM属于CPU，不属于主存储器。微程序控制器原理（2）微指令寄存器µIR功能：

3、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)微地址形成电路IRPSWPC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微程序控制器原理（3）微地址形成电路功能：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。微地址形成电路IRPSWPC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微程序控制器原理2

4、.工作过程微地址形成电路IRPSWPC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（1）取机器指令CM取指微指令µIR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微命令字段译码器控制存储器微命令主存机器指令微命令字段微地址字段IR译码器微命令序列微程序控制器原理（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首条微指令微地址形成电路IRPSWPC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

5、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（3）执行首条微指令控制存储器译码器µIRµIR译码器微命令字段微地址字段微命令序列微命令操作部件微程序控制器原理微地址形成电路IRPSWPC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（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

6、址字段PSW微地址寄存器微地址寄存器后续微地址µAR微地址形成电路控制存储器CM后续微指令µIR微地址寄存器微命令字段微地址字段微程序控制器原理（5）执行后续微指令同（3）微地址形成电路IRPSWPC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微命令字段微地址字段（6）返回微程序执行完，返回CM(存放取指微指令的固定单元)。微程序控制器原理微操作信号PCiPC

7、oMBRiMBRoMARiIRoIRiYiS0S1ACiACoACALUYPCIR控制器...MAR微操作信号MBRMPSWBUSRW+1共15个微操作信号14012345678910111213PCo,MARi,R;MBRo,IRi,+1;OP译码IRo,MARi,R;MBRo,S0S1(直送),ACiMOVSTAADDJPZJMPIRo,MARi;ACo,MBRi,W;IRo,MARi,R;MBRo,Yi;ACo,S0S1(加法),ACiIFZ=1thenIRo,PCi;IRo,PCi;T0T1T2T3T4PC

8、iPCoMBRiMBRoMARiIRoIRiYiS0S1ACiACoACALUYPCIR控制器...MAR微操作信号MBRMPSWBUSRW+114012345678910111213(PC)MAR,M(R);(MBR)IR,(PC)+1PC;PCo,MARi,R;MBRo,IRi,+1;取指公共操作PCiPCoMBRiMBRoMARiIRoIRiYi