CU的功能及設(shè)計(jì)實(shí)用

會(huì)計(jì)學(xué)1CU的功能及設(shè)計(jì)實(shí)用一、取指周期PCMAR地址線1RM(MAR)MDRMDRIR(PC)+1PC+1MDRCUMAR

PC

IR存儲(chǔ)器CPU地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線6.1操作命令的分析第1頁(yè)/共77頁(yè)二、間址周期M(MAR)MDR1RAd(IR)MARMDRAd(IR)指令形式地址MAR6.1MDRCUMARCPU地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線IR存儲(chǔ)器第2頁(yè)/共77頁(yè)三、執(zhí)行周期1.非訪存指令(1)CLA

清A(2)COM

取反(4)CSL

循環(huán)左移(3)SHR

算術(shù)右移(5)STP

停機(jī)指令0ACCACCACCL(ACC)R(ACC),ACC0ACC0R(ACC)L(ACC),ACC0ACCn0G6.1第3頁(yè)/共77頁(yè)2.訪存指令A(yù)d(IR)MAR1RM(MAR)MDR(ACC)+(MDR)ACCAd(IR)

MAR1WACCMDRMDRM(MAR)STAXADDX(2)存數(shù)指令(1)加法指令6.1第4頁(yè)/共77頁(yè)(3)取數(shù)指令A(yù)d(IR)

MAR1RM(MAR)

MDRMDRACC3.轉(zhuǎn)移指令(1)無(wú)條件轉(zhuǎn)(2)條件轉(zhuǎn)移Ad(IR)

PCA0?Ad(IR)+A0(PC)PCLDAXJMPXBANX（負(fù)則轉(zhuǎn)）6.1第5頁(yè)/共77頁(yè)4.三類指令的指令周期取指周期執(zhí)行周期取指周期執(zhí)行周期取指周期執(zhí)行周期取指周期間址周期執(zhí)行周期非訪存指令周期直接訪存指令周期間接訪存指令周期轉(zhuǎn)移指令周期6.1第6頁(yè)/共77頁(yè)四、中斷周期程序斷點(diǎn)存入“0”地址程序斷點(diǎn)進(jìn)棧0

MAR1WPCMDRMDRM(MAR)向量地址PC0EINT（置“0”）0EINT（置“0”）向量地址PCMDRM(MAR)PCMDR1W(SP)–1

MAR中斷識(shí)別程序入口地址MPC6.1第7頁(yè)/共77頁(yè)6.2控制單元的功能一、控制單元的外特性指令寄存器控制單元

CU…時(shí)鐘標(biāo)志CPU內(nèi)部的控制信號(hào)到系統(tǒng)總線的控制信號(hào)來(lái)自系統(tǒng)總線的控制信號(hào)系統(tǒng)總線第8頁(yè)/共77頁(yè)1.輸入信號(hào)(1)時(shí)鐘(2)指令寄存器(4)外來(lái)信號(hào)(3)標(biāo)志CU受時(shí)鐘控制控制信號(hào)與操作碼有關(guān)OP(IR)CUCU受標(biāo)志控制INTR中斷請(qǐng)求HRQ總線請(qǐng)求一個(gè)時(shí)鐘脈沖發(fā)一個(gè)操作命令或一組需同時(shí)執(zhí)行的操作命令如6.2第9頁(yè)/共77頁(yè)2.輸出信號(hào)(1)CPU內(nèi)的各種控制信號(hào)(2)送至控制總線的信號(hào)Ri

Rj(PC)+1PCINTAHLDA訪存控制信號(hào)訪IO/

存儲(chǔ)器的控制信號(hào)讀命令寫(xiě)命令中斷響應(yīng)信號(hào)總線響應(yīng)信號(hào)MREQIO/MRDWRALU＋、－、與、或……6.2第10頁(yè)/共77頁(yè)二、控制信號(hào)舉例PCIRACCU時(shí)鐘ALU

MDR

MAR………控制信號(hào)標(biāo)志控制信號(hào)C0C1C2C3C4取指周期以ADD@X為例

MDRPC

MARIRCU6.21.不采用CPU內(nèi)部總線的方式第11頁(yè)/共77頁(yè)二、控制信號(hào)舉例1.不采用CPU內(nèi)部總線的方式PCIRACCU時(shí)鐘ALU

MDR

MAR………控制信號(hào)標(biāo)志控制信號(hào)C1C2C3C5ADD@X間址周期

MDR

MAR

MDRIR6.2第12頁(yè)/共77頁(yè)P(yáng)CIRACCU時(shí)鐘ALU

MDR

MAR………控制信號(hào)標(biāo)志控制信號(hào)二、控制信號(hào)舉例1.不采用CPU內(nèi)部總線的方式C1C2C5ADD@X執(zhí)行周期C7C6C8

MARACALU

MDR

MDR…控制信號(hào)6.2第13頁(yè)/共77頁(yè)MDRMDRCU(1)ADD@X取指周期

PC

CU

發(fā)讀命令1R

MDROP（IR）（PC）+1PCIRPCMARAC

YALUZ…控制信號(hào)IRiIRiPCOPCOMARiMARiMDROMDRO…數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制信號(hào)CPU

內(nèi)部總線時(shí)鐘2.采用CPU內(nèi)部總線方式地址線地址線MARMDRIRCU6.2IRPCPCMDRMARCUIR第14頁(yè)/共77頁(yè)(2)ADD@X間址周期

MDR1R

MDR有效地址

Ad（IR）MDROMDRO數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線時(shí)鐘CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信號(hào)…控制信號(hào)CPU

內(nèi)部總線MDRIRMARi

MARi地址線地址線MARIRiIRiMARMDRIRMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDRO形式地址MAR

6.2第15頁(yè)/共77頁(yè)時(shí)鐘CUIRPCMARMDRACYALUZ…控制信號(hào)CPU

內(nèi)部總線MDROMDRO(3)ADD@X執(zhí)行周期1R

MDR

Z

AC（AC）+（Y）

MDR控制信號(hào)…MARMDR地址線地址線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線MARMDRYMDRMDRMDROMDROMDROMDROMDROMDROMDROYiYi

YALUACACOACOALUiALUiALUALUACZZZZOZOACiACiACACACACMARi

MARiALUAC6.2第16頁(yè)/共77頁(yè)三、多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)1.機(jī)器周期(1)機(jī)器周期的概念(2)確定機(jī)器周期需考慮的因素(3)基準(zhǔn)時(shí)間的確定所有指令執(zhí)行過(guò)程中的一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間每條指令的執(zhí)行步驟每一步驟所需的時(shí)間以完成最復(fù)雜指令功能的時(shí)間為準(zhǔn)以訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間為基準(zhǔn)若指令字長(zhǎng)=存儲(chǔ)字長(zhǎng)取指周期

=

機(jī)器周期6.2第17頁(yè)/共77頁(yè)2.時(shí)鐘周期（節(jié)拍、狀態(tài)）

一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)可完成若干個(gè)微操作每個(gè)微操作需一定的時(shí)間用時(shí)鐘周期控制產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)微操作命令將一個(gè)機(jī)器周期分成若干個(gè)時(shí)間相等的時(shí)間段（節(jié)拍、狀態(tài)、時(shí)鐘周期）6.2第18頁(yè)/共77頁(yè)CLKT0T1T2T3時(shí)鐘周期2.時(shí)鐘周期（節(jié)拍、狀態(tài)）

機(jī)器周期機(jī)器周期T0T1T2T3T0T1T2T36.2第19頁(yè)/共77頁(yè)3.多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)機(jī)器周期、節(jié)拍（狀態(tài)）組成多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)一個(gè)指令周期含若干個(gè)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期包含若干個(gè)時(shí)鐘周期CLK機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期

（取指令）（取有效地址）（執(zhí)行指令）指令周期T0T1T2T3T0T1T2T3T0T1T2T3機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（執(zhí)行指令）指令周期T0T1T2T3T0T1T2節(jié)拍(狀態(tài))節(jié)拍(狀態(tài))6.2第20頁(yè)/共77頁(yè)四、控制方式產(chǎn)生不同微操作命令序列所用的時(shí)序控制方式1.同步控制方式任一微操作均由統(tǒng)一基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)的時(shí)序信號(hào)控制CLK機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（取有效地址）（執(zhí)行指令）指令周期T0T1T2T3T0T1T2T3T0T1T2T3(1)采用完全統(tǒng)一的機(jī)器周期和節(jié)拍以最長(zhǎng)的微操作序列和最繁的微操作作為標(biāo)準(zhǔn)6.2第21頁(yè)/共77頁(yè)(2)采用不同節(jié)拍的機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（執(zhí)行指令）指令周期T0T1T2T3T0T1T2節(jié)拍(狀態(tài))機(jī)器周期機(jī)器周期（取指令）（執(zhí)行指令）T0T1T2T3T0T1T2T3TT延長(zhǎng)6.2第22頁(yè)/共77頁(yè)(3)采用中央控制和局部控制相結(jié)合的方法T0T1T2T3T0T1T2中央控制節(jié)拍T*T*T*局部控制節(jié)拍

T3T0T1中央控制節(jié)拍機(jī)器周期執(zhí)行周期指令周期取指周期T0T1T2T36.2局部控制的節(jié)拍寬度與中央控制的節(jié)拍寬度一致第23頁(yè)/共77頁(yè)2.異步控制方式無(wú)基準(zhǔn)時(shí)標(biāo)信號(hào)無(wú)固定的周期節(jié)拍和嚴(yán)格的時(shí)鐘同步采用應(yīng)答方式3.聯(lián)合控制方式4.人工控制方式(1)Reset(2)連續(xù)和單條指令執(zhí)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(3)符合停機(jī)開(kāi)關(guān)同步與異步相結(jié)合6.2第24頁(yè)/共77頁(yè)五、多級(jí)時(shí)序系統(tǒng)實(shí)例分析1.8085的組成6.2A15~A8中斷控制AC(8)TR(8)FR(5)IR(8)IDAL（16）PC（16）SP（16）L（8）H（8）E（8）D（8）C（8）B（8）

指令譯碼和機(jī)器周期編碼ALU定時(shí)和控制時(shí)鐘控制狀態(tài)DMA復(fù)位ABR(8)ADBR(8)8位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線I/O控制INTAINTRSIDSODCLKReadyRDWRALEIO/MHLDAResetAD7~AD0第25頁(yè)/共77頁(yè)2.8085的外部引腳(1)地址和數(shù)據(jù)信號(hào)(2)定時(shí)和控制信號(hào)(3)存儲(chǔ)器和I/O初始化A15~A8

AD7~AD0SIDSOD入X1X2入HOLDReady出

HLDA出CLK

ALES0S1

IO/M

RD

WR12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221X1X2ResetoutSODSIDTrapRST7.5RST6.5RST5.5INTAAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssINTRVccHOLDHLDACLK(out)RsestinReadyIO/MS1RDWRALES0A15A14A13A12A11A10A9A86.2第26頁(yè)/共77頁(yè)(4)與中斷有關(guān)的信號(hào)(5)CPU初始化(6)電源和地出INTATrap重新啟動(dòng)中斷入INTR入Resetin出ResetoutVcc+5VVss地12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221X1X2ResetoutSODSIDTrapRST7.5RST6.5RST5.5INTAAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7VssINTRVccHOLDHLDACLK(out)RsestinReadyIO/MS1RDWRALES0A15A14A13A12A11A10A9A86.2第27頁(yè)/共77頁(yè)3.機(jī)器周期和節(jié)拍（狀態(tài)）與控制信號(hào)的關(guān)系6.2T1T2T3T4T1T2T3T1T2T3M1M2M3PCoutPC+1InsIRXPCoutPC+1ByZZoutAPortIOPORTACCbytePCLInstrPCLPCHPCHIOPORT3MHZCLKA15~A8AD7~AD0ALERDWRIO/M第28頁(yè)/共77頁(yè)小結(jié)每個(gè)控制信號(hào)在指定機(jī)器周期的指定節(jié)拍T

時(shí)刻發(fā)出機(jī)器周期M1

取指令操作碼機(jī)器周期M2

取設(shè)備地址機(jī)器周期M3

執(zhí)行ACC的內(nèi)容寫(xiě)入設(shè)備以一條輸出指令（IO寫(xiě)）為例6.2第29頁(yè)/共77頁(yè)6.3組合邏輯設(shè)計(jì)一、組合邏輯控制單元框圖1.CU外特性IR節(jié)拍發(fā)生器CUT0T1Tn…CLK（機(jī)器主頻）…標(biāo)志012n-1…C0C1Cn操作碼譯碼n

位操作碼第30頁(yè)/共77頁(yè)

2.節(jié)拍信號(hào)CLKT0T1T2T3時(shí)鐘周期機(jī)器周期機(jī)器周期T0T1T2T3T0T1T2T36.3第31頁(yè)/共77頁(yè)

二.微操作的節(jié)拍安排采用

同步控制方式CPU

內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用非總線方式一個(gè)

機(jī)器周期

內(nèi)有

3

個(gè)節(jié)拍（時(shí)鐘周期）

MDRPC

MARIRACCU時(shí)鐘ALU………C1C2C5C9C0C10C3C7C4C6C12C11C8控制信號(hào)標(biāo)志控制信號(hào)6.3第32頁(yè)/共77頁(yè)

1.安排微操作時(shí)序的原則原則一微操作的先后順序不得隨意更改原則二被控對(duì)象不同的微操作盡量安排在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)完成原則三占用時(shí)間較短的微操作盡量安排在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)完成并允許有先后順序6.3第33頁(yè)/共77頁(yè)2.取指周期微操作的節(jié)拍安排PCMARM(MAR)MDRMDRIR(PC)+1PC原則二原則二原則三3.間址周期微操作的節(jié)拍安排M(MAR)MDRMDRAd（IR）T0T1T2T0T1T21ROP(IR)IDAd(IR)MAR1R6.3第34頁(yè)/共77頁(yè)4.執(zhí)行周期微操作的節(jié)拍安排①CLA②COM

③SHRT0T1T2T0T1T2T0T1T2AC0AC0L(AC)

R(AC)0ACACAC6.3第35頁(yè)/共77頁(yè)④CSL⑤STP⑥ADDX⑦STAXR(AC)

L(AC)AC0ACnT0T1T20

GT0T1T2T0T1T2T0T1T2Ad(IR)MARM(MAR)MDR(AC)+(MDR)ACAd(IR)MARACMDRMDRM(MAR)1R1W6.3第36頁(yè)/共77頁(yè)⑧LDAX⑨JMPX⑩BANXT0T1T2Ad(IR)MARM(MAR)MDRMDRACT0T1T2T0T1T2Ad(IR)PC1RA0?Ad(IR)+A0?

PCPC6.3第37頁(yè)/共77頁(yè)5.中斷周期微操作的節(jié)拍安排T0T1T20MARPCMDRMDRM(MAR)硬件關(guān)中斷向量地址PC中斷隱指令完成1W6.3第38頁(yè)/共77頁(yè)三、組合邏輯設(shè)計(jì)步驟1.列出操作時(shí)間表T2T1T0FE取指JMPLDASATADDCOMCLA微操作命令信號(hào)狀態(tài)條件節(jié)拍工作周期標(biāo)記PCMAR1RM(MAR)MDR(PC)+1PCMDRIROP(IR)ID1IND1EXII6.3間址特征第39頁(yè)/共77頁(yè)三、組合邏輯設(shè)計(jì)步驟1.列出操作時(shí)間表T2T1T0

IND間址JMPLDASATADDCOMCLA微操作命令信號(hào)狀態(tài)條件節(jié)拍工作周期標(biāo)記Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRAd(IR)1EXIND6.3間址周期標(biāo)志第40頁(yè)/共77頁(yè)T2T1T0EX執(zhí)行JMPLDASATADDCOMCLA微操作命令信號(hào)狀態(tài)條件節(jié)拍工作周期標(biāo)記Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRACMDR(AC)+(MDR)ACMDRM(MAR)MDRAC0AC三、組合邏輯設(shè)計(jì)步驟1.列出操作時(shí)間表1W6.3第41頁(yè)/共77頁(yè)三、組合邏輯設(shè)計(jì)步驟1.列出操作時(shí)間表T2T1T0FE取指JMPLDASATADDCOMCLA微操作命令信號(hào)狀態(tài)條件節(jié)拍工作周期標(biāo)記PCMAR1RM(MAR)MDR(PC)+1PCMDRIROP(IR)ID1IND1EXII11111111111111111111111111111111111111111111116.3第42頁(yè)/共77頁(yè)三、組合邏輯設(shè)計(jì)步驟1.列出操作時(shí)間表T2T1T0

IND間址JMPLDASATADDCOMCLA微操作命令信號(hào)狀態(tài)條件節(jié)拍工作周期標(biāo)記Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRAd(IR)1EXIND111111111111111111116.3第43頁(yè)/共77頁(yè)三、組合邏輯設(shè)計(jì)步驟1.列出操作時(shí)間表T2T1T0EX執(zhí)行JMPLDASATADDCOMCLA微操作命令信號(hào)狀態(tài)條件節(jié)拍工作周期標(biāo)記Ad(IR)MAR1RM(MAR)MDRACMDR(AC)+(MDR)ACMDRM(MAR)MDRAC0AC1W11111111111116.3第44頁(yè)/共77頁(yè)2.寫(xiě)出微操作命令的最簡(jiǎn)表達(dá)式=FE

·T1+IND·T1(ADD+STA+LDA+JMP+BAN)+EX·T1(ADD+LDA)M(MAR)MDR=T1{FE+IND(ADD+STA+LDA+JMP+BAN)+EX(ADD+LDA)}6.3第45頁(yè)/共77頁(yè)3.畫(huà)出邏輯圖特點(diǎn)

思路清晰簡(jiǎn)單明了

龐雜調(diào)試?yán)щy修改困難

速度快&&&11&&&&&≥FEINDEXLDAADDJMPBANSTAT1M(MAR)MDR（RISC）&&6.3第46頁(yè)/共77頁(yè)6.4微程序設(shè)計(jì)一、微程序設(shè)計(jì)思想的產(chǎn)生1951英國(guó)劍橋大學(xué)教授Wilkes完成一條機(jī)器指令微操作命令1微操作命令2微操作命令n……微指令110100000微指令n微程序00010010存儲(chǔ)邏輯一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序……存入ROM第47頁(yè)/共77頁(yè)二、微程序控制單元框圖及工作原理1.機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序M+1MM+2P+1KK+2PP+2K+1…取指周期微程序?qū)?yīng)LDA操作的微程序?qū)?yīng)STA操作的微程序間址周期微程序中斷周期微程序6.4第48頁(yè)/共77頁(yè)2.微程序控制單元的基本框圖

微地址

形成部件順序邏輯CMAR地址譯碼控制存儲(chǔ)器標(biāo)志CLK下地址CMDR至CPU內(nèi)部和系統(tǒng)總線的控制信號(hào)OPIR操作控制順序控制微指令基本格式6.4第49頁(yè)/共77頁(yè)二、微程序控制單元框圖及工作原理M+1MM+2P+1KK+2PP+2K+1…取指周期微程序?qū)?yīng)

LDA操作的微程序?qū)?yīng)STA

操作的微程序間址周期微程序中斷周期微程序M+1M+2P+1P+2K+1K+2MM轉(zhuǎn)執(zhí)行周期微程序…轉(zhuǎn)取指周期微程序…6.4第50頁(yè)/共77頁(yè)3.工作原理控存M+1MM+2P+1QQ+2PP+2Q+1…取指周期

微程序?qū)?yīng)

LDA操作的微程序?qū)?yīng)ADD

操作的微程序Q+1Q+2MM+1M+2P+1P+2M………對(duì)應(yīng)STA

操作的微程序K+1K+2MKK+2K+1LDAXADDYSTAZ主存STP用戶程序6.4第51頁(yè)/共77頁(yè)3.工作原理(1)取指階段MCMARCM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令形成下條微指令地址Ad(CMDR)CMARCM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令A(yù)d(CMDR)CMARCM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令M+1M+2PCMAR1RM(MAR)MDR(PC)+1PCMDRIR0010000M+2…100001M+1M…010010M+2M+1…形成下條微指令地址執(zhí)行取指微程序6.4第52頁(yè)/共77頁(yè)(2)執(zhí)行階段CM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令A(yù)d(CMDR)CMARCM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令A(yù)d(CMDR)CMARCM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令OP(IR)微地址形成部件

CMAR(PCMAR)Ad(CMDR)CMARAd(IR)MAR1RM(MAR)MDRMDRAC00000010P+2…M執(zhí)行LDA微程序形成下條微指令地址P+1形成下條微指令地址P+2形成下條微指令地址M(MCMAR)01000P+2P+1…0001001P+1P…6.4第53頁(yè)/共77頁(yè)(3)取指階段CM(CMAR)CMDR由CMDR發(fā)命令MCMARPCMAR1R100001M+1M全部微指令存在CM中，程序執(zhí)行過(guò)程中只需讀出關(guān)鍵微指令的操作控制字段如何形成微操作命令微指令的后繼地址如何形成執(zhí)行取指微程序……6.4第54頁(yè)/共77頁(yè)三、微指令的編碼方式（控制方式）1.直接編碼（直接控制）方式在微指令的操作控制字段中

每一位代表一個(gè)微操作命令速度最快下地址……控制信號(hào)操作控制某位為“1”表示該控制信號(hào)有效6.4第55頁(yè)/共77頁(yè)2.字段直接編碼方式將微指令的控制字段分成若干“段”每段經(jīng)譯碼后發(fā)出控制信號(hào)每個(gè)字段中的命令是互斥的譯碼…譯碼…譯碼…下地址操作控制控制信號(hào)縮短了微指令字長(zhǎng)，增加了譯碼時(shí)間微程序執(zhí)行速度較慢6.4第56頁(yè)/共77頁(yè)3.字段間接編碼方式4.混合編碼直接編碼和字段編碼（直接和間接）混合使用5.其他…字段1…字段2譯碼譯碼譯碼…操作控制控制信號(hào)…字段n下地址……控制信號(hào)6.4第57頁(yè)/共77頁(yè)四、微指令序列地址的形成1.微指令的下地址字段指出2.根據(jù)機(jī)器指令的操作碼形成3.增量計(jì)數(shù)器4.分支轉(zhuǎn)移(CMAR)+1CMAR轉(zhuǎn)移地址操作控制字段

轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)移方式指明判別條件轉(zhuǎn)移地址指明轉(zhuǎn)移成功后的去向6.4第58頁(yè)/共77頁(yè)5.通過(guò)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)6.由硬件產(chǎn)生微程序入口地址第一條微指令地址由專門硬件產(chǎn)生中斷周期由硬件產(chǎn)生中斷周期微程序首地址非測(cè)試地址h測(cè)試地址l測(cè)試網(wǎng)絡(luò)……測(cè)試源微指令地址CMDR操作控制順序控制HL6.4第59頁(yè)/共77頁(yè)7.后繼微指令地址形成方式原理圖

多路選擇地址選擇+1CMAR地址譯碼下地址轉(zhuǎn)移方式CMDR控制存儲(chǔ)器…控制信號(hào)

分支

邏輯…標(biāo)志微程序入口6.4OPIR

微地址

形成部件第60頁(yè)/共77頁(yè)五、微指令格式1.水平型微指令如直接編碼、字段直接編碼、字段間接編碼、直接和字段混合編碼2.垂直型微指令類似機(jī)器指令操作碼的方式一次能定義并執(zhí)行多個(gè)并行操作由微操作碼字段規(guī)定微指令的功能6.4第61頁(yè)/共77頁(yè)3.兩種微指令格式的比較(1)水平型微指令比垂直型微指令并行操作能力強(qiáng)

靈活性強(qiáng)(2)

水平型微指令執(zhí)行一條機(jī)器指令所要的微指令數(shù)目少，速度快(3)

水平型微指令用較短的微程序結(jié)構(gòu)換取較長(zhǎng)的微指令結(jié)構(gòu)(4)

水平型微指令與機(jī)器指令差別大6.4第62頁(yè)/共77頁(yè)六、靜態(tài)微程序設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)靜態(tài)微程序無(wú)需改變，采用ROM動(dòng)態(tài)通過(guò)改變微指令和微程序改變機(jī)器指令有利于仿真，采用

EPROM七、毫微程序設(shè)計(jì)1.毫微程序設(shè)計(jì)的基本概念微程序設(shè)計(jì)用微程序解釋機(jī)器指令毫微程序設(shè)計(jì)用毫微程序解釋微程序毫微指令與微指令的關(guān)系好比微指令與機(jī)器指令的關(guān)系6.4第63頁(yè)/共77頁(yè)2、毫微程序控制存儲(chǔ)器的基本組成

控制存儲(chǔ)器（微程序）CMAR1MOPOP轉(zhuǎn)移地址垂直型微指令I(lǐng)R+1CMDR1CMAR2

控制存儲(chǔ)器（毫微程序）水平型微指令…控制信號(hào)CMDR26.4第64頁(yè)/共77頁(yè)八、串行微程序控制和并行微程序控制取第i+1條微指令執(zhí)行第

i

條微指令取第

i

條微指令執(zhí)行第i+1

條微指令執(zhí)行第i

條微指令取第i

條微指令取第i+1

條微指令執(zhí)行第i+1

條微指令取第i+2

條微指令執(zhí)行第i+2

條微指令串行微程序控制并行微程序控制6.4第65頁(yè)/共77頁(yè)1.寫(xiě)出對(duì)應(yīng)機(jī)器指令的微操作及節(jié)拍安排假設(shè)CPU

結(jié)構(gòu)與組合邏輯相同(1)取指階段微操作分析T0T1T2PCMARM(MAR)MDR(PC)+1PCMDRIROP(IR)微地址形成部件九、微程序設(shè)計(jì)舉例1R若一個(gè)T內(nèi)安排一條微指令則取指操作需3條微指令3條微指令A(yù)d(CMDR)CMAROP(IR)微地址形成部件CMAR還需考慮如何讀出這3條微指令?6.4第66頁(yè)/共77頁(yè)(2)取指階段的微操作及節(jié)拍安排考慮到需要形成后繼微指令的地址T0T1T2T3T4T51R(PC)+1PCOP(IR)微地址形成部件MARPCCMARAd(CMDR)MDRM(MAR)CMARAd(CMDR)IRMDRCMAROP(IR)6.4第67頁(yè)/共77頁(yè)(3)執(zhí)行階段的微操作及節(jié)拍安排考慮到需形成后繼微指令的地址取指微程序的入口地址M由微指令下地址字段指出?非訪存指令①CLA指令T0T1②COM指令T0T1Ad(CMDR)CMARACACCMARAd(CMDR)AC06.4第68頁(yè)/共77頁(yè)④CSL指令T0T1⑤STP指令T1Ad(CMDR)CMARAC0ACnT0CMARAd(CMDR)G0L(AC)R(AC)③SHR指令T0T1AC0AC0R(AC)L(AC)CMARAd(CMDR)6.4第69頁(yè)/共77頁(yè)?訪存指令⑥ADD指令T0T1T2T3T4T5A