《计算机组成原理》第3章+CPU系统-06

3.6微程序控制方式,解决组合逻辑面临的2个问题:,1.设计不规整,2.不易修改和扩展,3.6.1微程序控制的基本原理,1.基本思想,一条机器指令,微操作0微操作1微操作n,微命令0微命令1微命令m,一条机器指令,操作0操作1操作n,微指令0微指令1微指令n,微命令0微命令1微命令m,微程序,微程序控制的思想:,微命令的产生方式,微命令以代码的形式编成微指令，存放在ROM中。执行时从ROM中取出微命令，经译码产生相应的控制逻辑。,微程序与机器指令的对应关系,2.逻辑组成,IR,PSW,PC,微地址形成电路,微地址寄存器AR,控制存储器CM,微指令存储器IR,译码器,指令,状态,微命令字段,微命令序列,微地址字段,取机器指令,3.工作过程,定位微程序,取微指令,译码,执行,完成?,N,Y,3.6.2微命令的编码方式与微地址的形成方式,微命令字段,微地址字段,操作所需的微命令,后续微指令地址,微指令一般格式：,1.微指令的编码方式,(1)直接控制法(不译码),微命令字段的每一位对应一个微命令。,优点：简单直观；,缺点：编码效率低；,(2)分段直接编译法(显式编码、单重定义),将微指令分为若干小段，每小段分别编译。原则上互斥的微命令分在同一段中。,(3)分段间接编译法(隐式编码、多重定义),一个字段的含义不仅取决于本字段的内容，还与其它字段的内容有关。,(4)其它编码,以上3种方法的不同组合。,2.微地址的形成方式,(1)初始微地址的形成,MOV微程序入口,ADD微程序入口,JMP微程序入口,控制存储器CM,取机器指令,功能转移,(2)后续微地址的形成,增量方式（顺序执行-转移方式）,断定方式,3.6.3模型机的微指令格式,基本数据通路控制,访存控制,辅助,顺序控制,各字段的功能：,1.基本数据通路控制字段,AI:ALU的A输入选择，3位。,000-无输入001-RiA,由机器指令给出：R0R3、SP、PC,010-CA011-DA,110-PCA,BI:ALU的B输入选择，3位。,000-无输入001-RiB,由机器指令给出：R0R3、PSW,010-CB011-DB,110-MDRA,SM:ALU的ALU功能选择S3S2S1S0M，共5位,C0:初始进位置，2位,00-0C001-1C010PSW的CC0,S:移位器控制，2位,00DM(直传)01-SL(左移),10RL(右移)11-EX(高、低字节交换),ZO:内总线输出分配，3位,000-无输出001-CPRj,2.访存控制字段,EMAR:1位,R:1位,W:1位,3.辅助控制字段,ST:2位,00无操作01-开中断,10关中断11-SIR,4.顺序控制字段,SC:4位,0000顺序执行,0001无条件转移,0010按OP与DR断定分支,0111转微子程序,1000从微子程序返回,增量,增量,断定,3.6.4模型机微程序设计,工作时序,微指令打入IR,控制数据通路操作,结果打入目的地后续微地址打入AR读取后续微指令,微指令周期,P,2.微程序的编制,(1)编写顺序,按指令执行顺序编写：,机器指令功能转移执行,按操作码编码顺序，逐级分类编写：,MOV指令、双操作数、单操作数、转移指令,(2)实现分支,将同类断定依据所对应的微地址放在相应的微地址形成表中，用SC字段选取。,SC=0000顺序执行现行微地址+1,SC=0001无条件转移现行微指令给出转移微地址,SC=0111转微子程序现行微指令给出微子程序入口地址,SC=1000返回微主程序从寄存器取返回微地址,微地址形成表：,SC=0010按操作码分支,MOV03双操作数0C单操作数24JMP或JSR3F,（3）微程序实例：,“取机器指令”微程序：,AI,BI,SM,C0,S,Z0,EMAR,R,W,ST,SC,操作步骤：,MIRPC+1PC按OP分支,00,000,000,00000,00,00,000,1,1,0,11,0000,微地址,01,100,000,10010,01,00,111,0,0,0,00,0000,02,000,000,00000,00,00,000,0,0,0,00,0010,例：MOVR1，（R0）；按流程写出微地址,000102;取指,03,4C4E4F,;取源操作数,;取目的操作数,04,60,05,0A0B0809,00;下一条指令,微程序控制方式的优点,（