计算机组成原理第五章 第4讲 微程序控制器课件.ppt

《计算机组成原理第五章 第4讲 微程序控制器课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、微程序控制器5.4微程序控制器发展微程序的概念和原理是由英国剑桥大学的M·V·Wilkes教授于1951年在曼彻斯特大学计算机会议上首先提出来的，当时还没有合适的存放微程序的控制存储器的元件。到1964年，IBM公司在IBM360系列机上成功地采用了微程序设计技术。20世纪70年代以来，由于VLSI技术的发展，推动了微程序设计技术的发展和应用。目前，从大型机到小型机、微型机都普遍采用了微程序设计技术。5.4微程序控制器基本思想：仿照解题的方法，把操作控制信号编制成微指令，存放到控制存储器里，运行时，从控存中取出微指令，产生指令运行所需的操作控制信号。微程序设计技术是用软件方法来设计硬件的技

2、术。5.4微程序控制器5.4.1微程序控制原理5.4.2微程序设计技术5.4.1微程序控制原理控制部件执行部件执行部件微命令反馈信息：状态测试微命令微命令CPU中的功能部件可以划分为两大类：微操作微操作微操作执行部件5.4.1微程序控制原理微命令：控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作微命令，它是构成控制序列的最小单位。例如：打开或关闭某个控制门的电位信号、某个寄存器的打入脉冲等。微命令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令。什么是微操作？5.4.1微程序控制原理微操作：是微命令的操作过程。微命令和微操作是一一对应的。微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的操作过程。微操作是执行部

3、件中最基本的操作。举例：控制门电位信号的变化、寄存器输入端的控制、ALU的基本执行过程…5.4.1微程序控制原理由于数据通路的结构关系，微操作可分为相容的和相斥的两种：相斥的微操作，是指不能同时或不能在同一个节拍内并行执行的微操作。相容的微操作，是指能够同时或在同一个节拍内并行执行的微操作。必须各占一位类比并行与并发举一个例子：先勘误：P156图5.20右侧中间579应该改为975975相斥：（468）（579）（+-M）相容：（123）（XY组合）图解释对图的解释：寄存器的两个输入端：一个代表数据写入，一个代表控制线路，两者都有效时产生输出算数逻辑单元亦类似5.4.1微程序控制原理3、微

4、指令（Microinstruction）：在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。微指令：指在同一CPU周期内并行或并发执行的微操作控制信息集合。它是微命令的组合，微指令存储在控制器中的控制存储器中。5.4.1微程序控制原理4、微程序一系列微指令的有序集合就是微程序。一段微程序对应一条指令。微地址 ：存放微指令的控制存储器的单元地址举例：以简单运算器通路图的微指令格式为例：5.4.1微程序控制原理微指令基本格式注意勘误：975相斥：（468）（579）（+-M）相容：（123）（XY组合）图解释5.4.1微程序控制原理操作控制：发出管理和指挥全机工作圆

5、点表示一个个微命令某一位为1表示发出微命令，为0不发出。Eg.第1位为1时表示发出LDR1’第4、5位位1表示将R1同时写入X、Y微命令信号的时间控制Eg.4、9、10、2在节拍电位均有效需要和T脉冲做与操作如：P157图5.225.4.1微程序控制原理顺序控制：决定下一条微指令地址后四位：下一条微指令直接地址P1P2：判断测试标志P1P2均为0：使用直接地址P1P2中有1：要进行P1或P2测试根据测试结果修改直接地址5.4.1微程序控制原理看图p158图5.23提示：图中间下方，“微命令寄存器”不要改为“微指令寄存器”5.4.1微程序控制原理5.4.1微程序控制原理思考：微指令周期？微指

6、令字长？控制存储器的字长控制存储器的大小受什么影响？微地址如何按照非顺序方式执行？5.4.1微程序控制原理控制存储器(μCM)。这是微程序控制器的核心部件，用来存放微程序。其性能(包括容量、速度、可靠性等)与计算机的性能密切相关。只读特性微指令周期：读出一条微指令并执行微指令的时间总和。5.4.1微程序控制原理微指令寄存器(μIR)分为两部分：微地址寄存器(μMAR)和微命令寄存器用来存放从控制存储器取出的正在执行的微指令，它的位数同微指令字长相等。微地址寄存器存放将要访问的下一条微指令地址微命令寄存器存放一条微指令（包括操作控制字段和判别测试字段）5.4.1微程序控制原理地址转移逻辑如果

7、微程序不出现分支：下一条微指令地址直接由微地址寄存器给出如果微程序出现分支：通过判别测试字段P和执行部件的“状态条件”反馈信息，修改微地址寄存器内容。勘误：其实不能叫勘误，要指出的是，教材P158页，介绍完基本三个部分功能之后，没有给出微程序控制器的工作过程描述。工作过程描述的相关内容要在本ppt或者配套多媒体课件上学习。5.4.1微程序控制原理微程序控制器的工作过程(1)执行取指令的公共操作。取指令的公共操作通常由一段