组成原理第7章-3.ppt

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1、第七章控制器四、微程序设计技术进行微程序设计时，应考虑以下因素：有利于缩短微指令字长；有利于减少控制存储器的容量；有利于微程序的执行速度；有利于对微指令的修改；有利于微程序设计的灵活性。1、微指令的编译法1）直接控制法直接控制法：在微指令的控制字段中，每一位代表一个微命令（控制信号），在设计微指令时，如果要发出某个微命令则将控制字段中对应位置1，这样就可以打开或关闭某个控制门，这就是直接控制法。如果是编码控制则置相应编码值。缺点：会使得微指令的控制字段太长而难以接受。2）字段直接编译法如果有一组微命令，在任一个微周期（一条微指令所需的执行时间）只有一个微命令起作用，那么

2、这一组微命令是互斥的；通常将在同一个微周期中不能同时出现的微命令称为相斥性微命令，而将在同一个微周期中可以同时出现的微命令称为相容性微命令。字段直接编译法的分段原则是：相斥性微命令分在同一字段内，相容性微命令分在不同字段内。一般将同类操作中互斥的微命令划分在一个字段内，这样使微指令结构清晰，易于编制微程序和扩充功能。每个小字段的信息位不能太长，一般不超过6位，否则将增加译码线路的复杂性和译码时间。3)是在字段直接编译法的基础上，进一步缩短微指令字长的一种编译法。例如：模型机的微指令格式如表7－3所示FUNC字段有两组微命令，这两组微命令的含意是不相同的，选择哪一组微命令

3、，还要取决于FS字段FS=1选择其中一组微命令，FS=0选择另一组微命令。如果FS为2位或3位，则在FS字段输出端还要增加译码器，这样可使FUNC字段增加为4组或8组微命令。2、微指令下址字段设计方法下一条将要执行的微指令地址获得有三种情况：第一种情况是：根据机器指令操作码产生该指令对应的微程序入口地址（指令译码）；第二种情况是：直接到下一顺序微地址；第三种情况是：根据上一条微指令执行结果判断微指令转移还是顺序执行微指令，即实现微程序分支。（1）微程序入口地址的产生“取机器指令”的微程序是所有指令公用的，一般安排在控制存储器的特定单元开始取出机器指令后应根据机器指令的操

4、作码转移到其对应的微程序入口地址。这是一种多分支情况，也就是指令译码，通常采用逻辑电路、PROM来实现这种转移。指令译码产生相应微程序入口地址还可以采用PROM来实现，这种PROM称为映射存储器（MAPROM）,它将指令的操作码作为地址输入，映射存储器相应的存储单元的内容即为该指令的微程序入口地址，从存储器的数据线输出到微地址寄存器，从控制存储器中取该微程序的入口微指令。例如：模型机上采用逻辑电路实现指令译码（即散转到微程序入口），由一片GAL20V8实现微程序的后继微地址的转移控制逻辑电路，其主要功能是根据输入的指令操作码IR7-IR2、微程序的转移方式J1—J5、运

5、算结果的状态FC和FZ、控制台开关K1和K2的状态，进行逻辑译码，产生后继微地址的控制信号SE6#—SE0#，以控制实现机器指令转入微程序入口和微程序的顺序、分支、循环运行。微程序的后继微地址的控制原理总结如下：1）J1#=0时，根据机器指令的操作码（OP）I7—I4进行散转，产生该条指令的微程序入口地址，散转微地址确定如下：若I7=1且I6=1，则1→MA5，否则MA5不变；若I7I6=10或I7I6I5=111，则1→MA3，否则MA3不变；若I7I6=01或I7I6I4=111，则1→MA2，否则MA2不变；若I7I6I5=001或011或101，或I7I6I3=

6、111，则1→MA1，否则MA1不变；若I7I6I4=001或011或101，或I7I6I2=111，则1→MA0，否则MA0不变；2）J2#=0时，根据机器指令码I3I2进行译码，转移至相应指令的微程序段，主要应用于含寻址方式码（MOD）的机器指令，在这些指令中，I5I4为寻址方式码（MOD），I7I6和I3I2为操作码OP：若I3=1，则1→MA1，否则MA1不变；若I2=1，则1→MA0，否则MA0不变；3）J3#=0时，根据开关K2、K1状态进行转移；主要应用于控制台操作指令。若K2=0，则1→MA1，否则MA1不变；若K1=0，则1→MA0，否则MA0不变；4

7、）J4#=0时，根据条件FC或FZ进行转移；主要应用于条件转移指令JZC或JZ或JC。若FC=1，则1→MA1，否则MA1不变；若FZ=1，则1→MA0，否则MA0不变；5）J5#=0时，根据中断请求信号INT是否有效，确定转移。若INT=1，则1→MA5，否则MA5不变；（2）后继微地址的产生每条微指令执行完毕，都要根据要求产生后继微指令地址。后继微地址的产生方法概括为两大基本类型。A）计数器方式在微程序控制器单元中设置一个微程序计数器μPC,在顺序执行微指令时，后继微指令地址由现行微地址加上一个增量（通常为1）来产生。遇到转移时，由微