3.4 模型机CPU-5-微程序控制方式

3.4.5

微程序控制方式1/31组合逻辑控制：由逻辑电路产生控制信号；微程序控制：由微指令代码预存控制信号，经电路翻译代码后产生控制信号；2/31模型机微程序控制器框图顺序控制等字段……微地址寄存器，µPC译码器微指令寄存器uIR控制存储器CM微命令序列微命令字段IRPSWI/O指令微程序clock微地址形成电路微地址µA复位clockµA3/31控制存储器CM原理、部件与工作过程→微命令由预存储的代码翻译产生→1条机器指令对应多条微指令代码（1）时序系统组合逻辑方式下1个时钟周期完成的工作，现在由1个微指令周期控制完成。4/31（2）控制系统的逻辑组成控制存储器CM微指令寄存器uIR微地址形成电路微地址寄存器uAR微命令译码电路（3）

微程序工作过程取机器指令

定位微程序取微指令并译码输出微命令5/312.微程序存储与微地址形成（1）存储的一般原则①微指令存储规整②寻址方便6/31（2）微地址形成思路微地址=分区首地址+相对偏移量如何确定分区首地址？如何确定去区内偏移？操作码，寻址方式等。时序引导由微指令功能段引导如何形成微地址？？？7/313.微指令格式与编码按数据通路各段操作划分字段，同类操作中互斥的微命令放同一字段。(分段直接编译法)（1）格式,32位数据通路操作辅助AIBISMCISCPEMARRWSTSC33522411124顺序控制访存结果分配按教材表3-2确定各段代码，SC码段单独设计。8/31（2）各字段功能1）数据通路操作AI：A输入选择000

无输入001

RiA010

CA011

D

A111

PCAR0～R3、SP、PC数据通路操作辅助操作AIBISMCISCP

EMARRWSTSC33522411124顺序控制访存操作结果分配100

SP

A9/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC33522411124BI：B输入选择000

无输入001

Ri→B010

C→B011

D→B100

MDR→BSM：ALU功能选择(S3S2S1S0M)CI：初始进位选择S：移位选择CP：结果分配0001

CPRiR0～R3、SP、PC(R0～R3、SP、PC)0010

CPC

…0000不输出脉冲

10/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC335224111242）访存操作EMAR、R、W

3）辅助操作ST00

无操作01

开中断10

关中断11

SIR

11/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC335224111244）顺序控制增量断定0000

顺序执行10种

指明微地址形成方式SC：0001

无条件转移0010

按操作码分支0111

转微子程序1000

返回微主程序1111

按转移寻址方式断定分支12/31SC=0000用SC字段控制下一条微指令的地址采用下列哪种途径来产生：顺序执行现行微地址+1;SC=0001无条件转现行微指令给出目标微地址;SC=0111转微子程序现行微指令给出微子程序入口的目标微地址;SC=1000返回微主程序从寄存器取返回微地址;SC=1111按转移寻址方式处理分支;13/31…4.微程序编制与地址按指令执行顺序编写：取机器指令功能转移译码按操作码编码顺序，逐级分类编写：MOV指令;

双操作数指令;

单操作数指令;

转移指令;

14/31取指的微指令（1）微指令实例AIBISMCISCPEMARRWSTSC33522411124M→IR,PC+1→PC微地址00H1110001001001000111110110000微命令：EMAR，R，SIR，PC→A，0→B，1→C0A加B，DM，CPPC顺序执行（参照表3-12）15/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC33522411124按操作码OP分支：微地址02H0000000000000000000000

00

0010取出指令后，再按操作码进行分支，所以：按OP分支[思考]这两条微指令是否可以合并？16/3100（2）微程序编制与存储[例]MOVR1，（R0）；按流程写出微地址0102595B5C036B6C04090A0708→00(参见表3-18模型机的微程序编制说明)结合各指令流程、微指令格式和微命令码，可以完成所有指令的微指令编码。17/31编码得到的微指令，存储到CM中。（3）微地址查找表微程序控制系统运行时，如何确定分支目标的绝对微地址？解决思路：基于存储，将所有分支的绝对地址预先存储，依靠分支条件定位存储单元，读取目标地址。→根据微程序，需存储6个微地址查找表①按OP②按OP·DR③按J/NJ·OP·PC·IR[4]④源寻址方式SA⑤目的寻址方式DA⑥转移寻址方式JA18/31SC=0010按操作码分支（6路）表内单元地址SC=0011（断定依据）：MOV执行规定操作后转取指入口双单元内容（微地址）单JMP/RST/JSR02H取源数、目的地址0BH取源数、目的数23H取目的数按转移条件决策3FH按操作码DR分支（24路）进入执行DRMOV05HDRMOV09H3DHITDMA4DH调压栈微子程序53H断开总线DRADDDRSR19/31SC=0100SC=01106CH,6DH，6EH，71H，73H,76H按J、PC、OP分支（5路）40H，41H，43H，46H，49HSC=0101按源寻址方式SA分支（6路）5AH，5BH，5DH，5FH，62H，66H按目的寻址方式DA分支(6路)SC=1111按转移寻址方式JA分支(5路)7CH,7DH，7FH，82H，86H这6组微地址，需用6个存储器来分别存储。20/31①M0，6×8位21/31②M1，24×8位22/31③M2，5×8位④M3，6×8位23/31⑤M4，6×8位⑥M5，5×8位24/315.微地址形成电路设计表3-18所示的指令集微程序，涉及10种后继微地址形成方式：思路：多路选择器？25/31试分析“OP断定”模块。26/31各断定/译码模块的设计思路：OP断定IR[15:12]ITDMAμA08①

组合逻辑方案；②

组合逻辑+存储的方案；MOV：02H双：0BH单：23H转：3FHIT：4DHDMA：53H27/31①

组合逻辑方案；真值表→逻辑式→逻辑电路μA0[7]=0；μA0[6]=DMA·IT+DMA·IT+DMA·IT逻辑电路？28/31②

组合逻辑+存储的方案；OP断定IR[15:12]ITDMAμA08M0μA08IR[15:12]ITDMAOP译码addr0译码产生微地址存储器M0的存储单元地址，并从M0的目标单元读取、输出μA029/316.微命令译码设计把从CM输出的微指令代码，转