【精品】asp基于bs网上计算机组成原理教学管理系统(开题报告+源代码+论文)
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【精品】asp基于bs网上计算机组成原理教学管理系统(开题报告+源代码+论文),精品,asp,基于,bs,网上,计算机,组成,原理,教学管理,系统,开题,报告,讲演,呈文,源代码,论文
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计算机科学与工程学院 程序控制技术 微程序控制基本概念 微程序控制器工作原理 微程序设计 2 一 . 微程序控制的基本概念 微指令：由同时发出的控制信号所执行的一组微操作。例如： 加法指令的执行可分为：取指、计算地址、取操作数和加法运算四步，每一步都由一组微操作实现。这一组能同时执行的微操作就构成一条微指令。 微程序：微指令序列的集合。这样： 程序由指令序列组成； 指令由一个微程序实现 微程序由微指令序列实现 微指令由一组微操作实现 3 一 . 微程序控制的基本概念 控制存储器（ 简称控存，用于存放微程序的存储器。 主要存放控制命令 (信号 )与下一条执行的微指令的地址 (简称为下址 ) 一般计算机的指令系统是固定的，所以实现指令系统的微程序也是固定的。于是控制存储器可以用只读存储器实现。 由于机器内控制信号数量比较多，再加上决定下址的地址码的宽度，所以控存的字长比机器字长要长得多。 4 一 . 微程序控制的基本概念 控制存储器与主存储器的关系 控制存储器与主存储器都是存储器，但由于其所处的位置和存放的内容不一致，故用不同的名称表示。 控制存储器存放微程序，存放的是微机指令集中每一条指令所对应的微程序的集合。使用只读存储器。字长不一定是字节的整数倍，字长比机器字长长。 主存存放系统程序和用户程序。存放的是机器指令和数据。可以使用 长是字节的整数倍。 5 二 . 实现微程序控制的基本原理 1. 控制信号 序号 控制信号 功能 序号 控制信号 功能1 指令地址送地址总线 13 行加法运算2 移地址送 4 行减法运算3 程序计数器加 1 15 行逻辑乘运算4 即数或位移量送 6 B 指令到指令寄存器 17 算结果送通用寄存器6 8 算结果送数据寄存器7 9 算得的有效地址送地址寄存器8 存器地址送通用寄存器 20 址寄存器内容送地址总线9 rs, 存器地址送通用寄存器 21 址总线上地址有效10 ( 存器内容送 2 M/问存储器或 I/ 存器内容送3 W/R 写或读12 据寄存器内容送 . 实现微程序控制的基本原理 7 二 . 实现微程序控制的基本原理 实现加法指令的微指令 ( 取指微指令 ( ); 1), M/1(22), W/R#=0(23); ); (1 ) 计算地址 微指令 ), ( 0), ); ”+”(13); 9) 取操作数 微指令 0); 1), M/1(22), W/R#=0(23); ) 加法运算和送结果微指令 ), ( 1), 2); “+”(13), 7) 8 二 . 实现微程序控制的基本原理 微指令编码格式：微指令最简单的组成形式是将每个控制信号用一个控制位来表示 ,当需要这个信号时 ,该位为 1,不需要时 ,该位为 0。称为 直接编码 。 图 3个控制信号 ,因此需 23个控制位 假设控存容量为 4K,则需 12位来表示下一个微指令地址 . 控制存储器的容量由微程序的长度决定。 1 2 23 24 35 下址字段 控制字段 9 二 . 实现微程序控制的基本原理 加法指令的微指令编码 当前正在执行的微指令从控制存储器取出后方在 微指令寄存器 (。微指令寄存器的各个控制位的输出直接连到各个控制门。 10 二 . 实现微程序控制的基本原理 微程序也可以用流程图表示 11 二 . 实现微程序控制的基本原理 2. 微程序控制器基本工作原理 : 指令取入 根据操作码进行译码 ,得到相应指令的第一条微指令的地址 指令译码部件可由 操作码作为 该单元的内容即为相应微指令在控制存储器中的地址 根据这个地址从控制存储器取出微指令，存放到微指令寄存器中。 下址 控制字段 控制存储器 指令译码 (地址码 操作码 指令寄存器 指令寄存器 形成本条指令的微程序入口地址 12 补充： 微程序设计思想，951年提出。核心部分是连接有二极管的一个阵列。 址译码 节拍 控制存储器 下址字段 控制字段 微指令地址 形成部件 状态、条件 微命令信号 3 二 . 实现微程序控制的基本原理 3. 时序信号及工作脉冲的形成 计算机中所有寄存器和触发器接受信息都要有打入脉冲，不同的需求要用不同的脉冲。 常用脉冲： 作脉冲）； 作脉冲）； 加信号）。 14 二 . 实现微程序控制的基本原理 微程序控制计算机的工作过程简单总结 机器加电后 ,同时在微指令寄存器内置入一条“取指”微指令 ,并将其他一些有关的状态位或寄存器置成初始状态 . 当电压达到稳定值后 ,自动启动机器工作 ,产生节拍电位和时钟脉冲 开机后的第一个机器周期信号必须完整 ,该周期的末尾 ,产生第一个工作脉冲 不断的取出指令 ,分析指令 ,执行指令 . 实现各条指令的微程序是存放在微程序控制器中 ,当前的微指令从微程序控制器中取出后放在微指令寄存器中 ,由微指令的控制字段中的各位直接控制信息和数据的传送 ,并进行相应的处理 当遇到停机指令或外来停机命令时 ,应该待当前这条指令执行完 ,至少在本机器周期结束时再停机 15 三 . 微程序设计技术 微指令编码 直接控制法 、 字段直接编译法 、 字段间接编译法 微程序流的控制 概念 产生后继微指令地址的几种方法 以增量方法产生后继微地址 非顺序执行 微指令格式 水平型微指令、垂直型微指令 微程序控制存储器和动态微程序设计 16 直接控制法 微指令的控制字段中，每一位代表一个微指令。 在设计微指令时，是否发出某个微命令，只要将控制字段中相应位置成“ 1”或“ 0”，就可以打开或关闭某个控制门。 缺点： 微命令很多，使微指令字长达到难以接受的地步。 要求机器有大容量控制存储器。 17 字段直接编译法 一条微指令所需的执行时间称为 微周期 。 如果若干个威名另在每次选择使用它们的微周期内，只有一个微命令起作用，这些微命令是 互斥 的。 把互斥的微命令编成一组，用二进制编码表示，成为微指令字的一个 字段 。 在微指令寄存器的输出端，为该字段加一个译码器。 优点 ：缩短了微指令长度。 字段 1 字段 2 字段 3 字段 4 译码器 1 译码器 2 译码器 3 译码器 4 . . 微操作 微操作 微操作 微操作 继地址 18 分段间接编译法 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。 一个字段的某些微命令，要兼由另一些字段中的某些微命令来解释。 缺点：可能会削弱微指令的并行控制能力。 译码器 1 译码器 2 译码器 3 译码器 4 . . 微操作 微操作 微操作 继地址 译码 12 微操作 19 微程序流的控制的概念 当前正在执行的微指令 ,称为 现行微指令 ,现行微指令所在的控存单元的地址称为现行微地址 ,现行微指令执行完毕后 ,下一条要执行的微指令称为 后继微指令 ,后继微指令所在的控存单元地址称为 后继微地址 . 微程序流的控制 ：是指当前微指令执行完毕后 ,怎样控制产生后继微指令的微地址 . 由指令操作码译码器产生 由微指令的下址字段指出 20 以增量方式产生后继地址 顺序执行微程序。 后继微地址由现行微地址加上一个增量 (通常为 1) 操作码 地址码 译码器 微程序计数器 (控制存储器 控制字段 转移条件 后继地址 +1 微程序入口 21 以增量方式产生后继地址 转移的控制 操作码 地址码 译码器 控制地址寄存器 (控制存储器 控制字段 转移条件 后继地址 微程序入口 逻辑控制 转移地址 22 以增量方式产生后继地址 “计数器”方式 下址部分很短 ,只有两位 ,它选择三个输入源中的一个作为 (+1 转移微地址 操作码译码器的输出 . 译码器 下址 控制字段 控制存储器 码器 地址码 操作码 +1 微程序入口 移逻辑 转移微地址 23 非顺序执行的下址 初始地址：控制存储器的 0号或 1号单元 开机时，微地址形成部件复位 开机后，执行后续指令时，由现行微程序的最后一条微指令给出 转移地址：由微指令给出 微中断地址：入口地址是固定的，由硬件直接赋值给微地 址形成部件（微中断信号由程序的中断引起） 24 水平型微指令 特点：一条微指令定义并执行 多个 微操作 对应 位，同时还有一个指示转移发生条件的条件字段和转移目的地址字段。 控 制 信 号 条件字段 后继地址 W/ C/D#, B, C, , R, R, . 25 垂直型微指令 一条微指令定义并执行 一二种 微操作 在微指令中设置微操作码字段、条件码和微地址字段，微操作码字段通过微指令译码器翻译出微操作。其特点是不强调实现微指令的并行控制功能 ,通常一条微指令只要求能控制实现一二种操作。 微指令操作码 条件码 地址码 译码器 W/ C/D#, B, C, , R, R, . 27 水平微指令与垂直微指令比较 水平微指令 垂直微指令 能力 效率 灵活性 高 强 低 弱 速度 执行时间 快 短 慢 长 字长 长 短 掌握难度 难 容易 28 微程序控制存储器 微程序控制存储器 微程序控制存储器一般由只读存储器构成 ,但也可用开机后首先要将外存 (磁盘 )中的微程序调入控存 ( ,然而机器才能执行程序 ,不过 控制存储器的操作 执行一条微指令的过程基本上分为两步 第一步为取微指令 第二步执行微指令所规定的各个操作 串行方式：在一条微指令执行过程中 ,不允许 并行方式 (流水线方式 )：由于增加了微指令寄存器 ,因此执行本条微指令与取下一条微指令是同时进行的 29 动态微程序设计 在一台微程序控制的计算机中 ,假如能根据用户的要求改变微程序 ,那么这台机器就具有动态微程序设计功能 动态微程序设计的出发点是为了使计算机能更灵活 ,更有效地适应于各种不同的应用目标 如果计算机配备了一套适于科学计算的微程序 ,且有可切换的另一套适于数据处理的微程序 ,则计算效率将会提高 ;或者有两套不同系列的计算机的微程序 ,则就能使两种计算机的软件兼容 . 动态微程序设计需要可写控制存储器 (支持 ,这种存储器或称为用户控制存储器 (31 四 根据指令系统，列出微操作
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