第5章

中央處理器(8學(xué)時(shí))主要內(nèi)容：（一）

CPU

的功能和基本結(jié)構(gòu)

（二）

指令執(zhí)行過程（三）

數(shù)據(jù)通路的功能和基本結(jié)構(gòu)

（四）

控制器的功能和工作原理

1.

硬布線控制器

2.

微程序控制器

微程序、微指令和微命令；微指令的編碼方式；微地址的形成方式。

（五）

指令流水線

1.

指令流水線的基本概念

2.

超標(biāo)量和動(dòng)態(tài)流水線的基本概念15.1CPU

的功能和基本結(jié)構(gòu)中央處理器簡(jiǎn)稱CPU，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。主要功能：程序的執(zhí)行(指令控制)，數(shù)據(jù)處理，操作控制，時(shí)間控制，異常處理。組成：運(yùn)算器，控制器，寄存器，時(shí)鐘電路，(某些CPU中還包括一定容量的ROM、RAM存儲(chǔ)器等)。2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成35.1.1CPU的功能取指令分析指令執(zhí)行指令，發(fā)出各種操作命令控制程序輸入及結(jié)果的輸出總線管理處理異常情況和特殊請(qǐng)求2.控制器1.運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令控制操作控制時(shí)間控制數(shù)據(jù)加工處理中斷4控制器的功能能夠正確并且自動(dòng)地連續(xù)執(zhí)行指令

按程序中設(shè)定的指令次序執(zhí)行

正確地分步完成每一條指令規(guī)定的功能

讀取指令→分析指令→執(zhí)行指令

進(jìn)一步講，就是向計(jì)算機(jī)各功能部件提供協(xié)調(diào)運(yùn)行每一個(gè)步驟所需要的控制信號(hào)控制器是指揮與控制整臺(tái)計(jì)算機(jī)各功能部件協(xié)同工作、自動(dòng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序的部件。其作用是控制指令的執(zhí)行過程。

5控制器的功能馮.諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)“存儲(chǔ)程序”計(jì)算機(jī)，設(shè)置內(nèi)存，存放程序和數(shù)據(jù)在程序運(yùn)行之前將程序調(diào)入內(nèi)存，然后執(zhí)行程序計(jì)算機(jī)的功能是執(zhí)行程序程序是依次排列起來的指令序列計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的基本過程從程序首地址開始執(zhí)行第一條指令分步執(zhí)行每一條指令，并形成下一條待執(zhí)行指令地址自動(dòng)地連續(xù)執(zhí)行指令，直到程序的最后一條指令65.1.2CPU的基本結(jié)構(gòu)PCIR指令控制操作控制時(shí)間控制數(shù)據(jù)加工處理中斷ALU寄存器中斷系統(tǒng)1.CPU與系統(tǒng)總線CU時(shí)序電路寄存器ALU

中斷

系統(tǒng)CUCPU控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線72.CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)算術(shù)和邏輯運(yùn)算取反移位狀態(tài)標(biāo)志內(nèi)部數(shù)據(jù)總線CPU寄存器CU中斷系統(tǒng)ALU控制信號(hào)…8(1)通用寄存器CPU的寄存器可提供操作數(shù)、保存運(yùn)算結(jié)果，或用作地址指針和計(jì)數(shù)器等。(2)控制寄存器包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR和程序狀態(tài)字寄存器PSW等。PC控制CPU操作其中MARMDRIR

用戶不可見

PC

用戶可見MARMMDRIR9①程序計(jì)數(shù)器（ProgramCount，PC）：通過PC內(nèi)容的不斷更新，控制機(jī)器執(zhí)行指令序列的進(jìn)程，保證程序能自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行。②指令寄存器IR：用于存放現(xiàn)行指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，首先從內(nèi)存將指令取出送到指令寄存器IR，然后送至指令譯碼器ID，產(chǎn)生各種微操作命令。③程序狀態(tài)字寄存器PSW：記錄算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令建立的各種條件碼信息，如進(jìn)位、零、符號(hào)、溢出等標(biāo)志?？杀缓竺娴臈l件轉(zhuǎn)移指令所測(cè)試，作為程序分支的依據(jù)，還可保存中斷和程序的工作狀態(tài)等信息。(2)控制寄存器10（3）主存接口寄存器是CPU與主存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換使用的寄存器，主要包括主存地址寄存器MAR（或AR）和主存數(shù)據(jù)寄存器MDR（或DR）。MAR：存放將被訪問的存儲(chǔ)單元的地址。MDR：存放欲存入主存中的數(shù)據(jù)或最近從主存中讀出的數(shù)據(jù)。11

5.1.3控制單元CU

CU產(chǎn)生全部指令的微操作命令序列組合邏輯設(shè)計(jì)微程序設(shè)計(jì)硬連線邏輯存儲(chǔ)邏輯為什么需要控制信號(hào)？需要什么樣的控制信號(hào)？如何產(chǎn)生控制信號(hào)？控制器設(shè)計(jì)需要解決的問題：12控制器組成和在整機(jī)中的地位

在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，控制器處于指揮控制地位13控制器的主要組成①程序計(jì)數(shù)器PC

存放指令地址，有增量或接收新值功能②指令寄存器IR

存放指令內(nèi)容：操作碼與操作數(shù)地址③指令譯碼器ID（或操作碼譯碼器）對(duì)指令寄存器中的操作碼進(jìn)行分析解釋，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。④指令執(zhí)行步驟標(biāo)記線路

指明每條指令的執(zhí)行步驟和相對(duì)次序關(guān)系。14⑤控制信號(hào)產(chǎn)生線路給出計(jì)算機(jī)各功能部件協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào)。⑥

脈沖源及啟停線路脈沖源產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號(hào)作為整個(gè)機(jī)器的時(shí)鐘脈沖，是機(jī)器周期和工作脈沖的基準(zhǔn)信號(hào)，在機(jī)器剛加電時(shí)，一般還應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)總清信號(hào)。（Reset）。啟停線路保證可靠地送出或封鎖時(shí)鐘脈沖，控制時(shí)序信號(hào)的發(fā)生或停止，從而啟動(dòng)機(jī)器工作或使之停機(jī)。15兩種不同類型的控制器

根據(jù)指令步驟標(biāo)記線路和控制信號(hào)產(chǎn)生線路不同的組成和不同的運(yùn)行原理，有兩種不同類型的控制器：硬連線控制器(組合邏輯控制器)：采用組合邏輯線路、依據(jù)指令及其執(zhí)行步驟直接產(chǎn)生控制信號(hào)。微程序控制器：采用存儲(chǔ)器電路把控制信號(hào)存儲(chǔ)起來（CM），依據(jù)指令執(zhí)行的步驟讀出要用到的信號(hào)組合。165.2指令周期5.2.1指令周期的基本概念1.指令周期CPU取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間完成一條指令執(zhí)行取指、分析取指階段取指周期執(zhí)行階段執(zhí)行周期（取指、分析）（執(zhí)行指令）指令周期取指周期執(zhí)行周期172.每條指令的指令周期不同取指周期指令周期取指周期執(zhí)行階段指令周期取指周期執(zhí)行周期指令周期NOPADDmem

MULmem5.2183.具有間接尋址的指令周期4.帶有中斷周期的指令周期取指周期間址周期指令周期執(zhí)行周期取指周期間址周期指令周期執(zhí)行周期中斷周期5.2間址周期用于取操作數(shù)的有效地址。195.指令周期流程取指周期執(zhí)行周期有間址嗎？有中斷嗎？間址周期中斷周期是是否否5.2206.CPU工作周期的標(biāo)志CPU訪存有4種性質(zhì)取指令取地址取操作數(shù)存程序斷點(diǎn)取指周期間址周期執(zhí)行周期中斷周期FEDINDDINTDCLK1FE1IND1EX1INTEXDCPU的4個(gè)工作周期5.2在CPU內(nèi)可分別設(shè)置標(biāo)志觸發(fā)器來區(qū)分：211.取指周期數(shù)據(jù)流5.2.2指令周期的數(shù)據(jù)流MDRCUMARPCIR存儲(chǔ)器CPU地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線IR+15.2讀PC→MAR→AB→M→DB→MDR→IR，PC+1→PC222.間址周期數(shù)據(jù)流MDRCUMARCPU地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線PCIR存儲(chǔ)器MDR5.2讀Ad(MDR)形式地址：Ad(MDR)Ad(MDR)→MAR→AB→M→DB(EA)→MDR

233.執(zhí)行周期數(shù)據(jù)流4.中斷周期數(shù)據(jù)流不同指令的執(zhí)行周期數(shù)據(jù)流不同MDRCUMARCPU地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線PC存儲(chǔ)器5.2中斷入口寫SP→

MAR→AB→M，PC→MDR→DB→M

，入口地址→PC245.2.3指令執(zhí)行過程假定某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)包含4個(gè)節(jié)拍（T1～T4），取指令機(jī)器周期完成的公共操作可用流程圖描述：T1拍：將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容置入存儲(chǔ)器地址寄存器MAR中。T2拍：向主存儲(chǔ)器發(fā)出讀命令。T3拍：等待主存儲(chǔ)器讀出指令到MDR中，并完成修改PC功能（PC+1→PC）。T4拍：將MDR中的指令置入指令寄存器IR中，并對(duì)其操作碼進(jìn)行譯碼，完成分析指令功能。25指令執(zhí)行過程指令系統(tǒng)中任何一條機(jī)器指令都有各自的指令操作流程圖。假定某模型機(jī)的指令系統(tǒng)中共有8條機(jī)器指令假設(shè)該模型機(jī)中所有指令均采用直接尋址方式，均在兩個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成全部操作。第一個(gè)機(jī)器周期是取指令機(jī)器周期（M1），各條指令在M1周期內(nèi)的操作相同，完成取指令和指令譯碼功能；第二個(gè)機(jī)器周期（M2）內(nèi)的操作各不相同，分別完成各條指令的不同功能。指令操作流程圖如圖所示。26模型機(jī)的指令操作流程圖275.2.4指令執(zhí)行過程舉例一條加法指令的執(zhí)行過程舉例假定運(yùn)算器的框圖如下頁(yè)圖示，運(yùn)算器由一組通用寄存器GR和一個(gè)ALU組成，并有4個(gè)記憶運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)標(biāo)志N、Z、V、C（觸發(fā)器）。

N（負(fù)數(shù)），運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，置1，否則為0。

Z（零），運(yùn)算結(jié)果為零，Z=1，否則為0。

V（溢出），運(yùn)算結(jié)果溢出，V=1，否則為0。

C（進(jìn)位），運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位或借位是，C=1，否則為0指令格式：rs,rd,rs1為通用寄存器地址（編號(hào)）；imm(disp)為立即數(shù)或位移量。加法指令：ADDrd,rs,

[rsl+disp]28運(yùn)算器框圖29該加法指令完成的操作：

①?gòu)拇鎯?chǔ)器取指令，送入指令寄存器，并進(jìn)行操作碼譯碼。程序計(jì)數(shù)器加1，為取下一條指令作準(zhǔn)備。②計(jì)算數(shù)據(jù)地址，將計(jì)算得到的有效地址送地址寄存器AR。

控制器發(fā)出的控制信號(hào):DBIR;PC+1（有效地址送地址寄存器）。

rslGR,,(rsl)ALUdispALU;“+”（加法命令送ALU）；ALUARPCABW/R=0,,M/IO=1;控制器發(fā)出的控制信號(hào)：30③到存儲(chǔ)器取數(shù)?？刂破靼l(fā)出控制信號(hào)：④進(jìn)行加法運(yùn)算，結(jié)果送目的寄存器，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果置狀態(tài)位N，Z，V，C。

控制器送出的控制信號(hào)：

rs→GR，(rs)→ALU，DR→ALU；即將地址寄存器內(nèi)容送地址總線，同時(shí)發(fā)訪存讀命令，存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線后，打入數(shù)據(jù)寄存器。ARABW/R=0,,M/IO=1;DBDR“+”（ALU進(jìn)行加法運(yùn)算）；rd→GR

；ALU→rd。其中rs表示源操作數(shù)地址，rd表示目的操作數(shù)地址。以上操作需要4個(gè)機(jī)器周期。315.3微程序控制器原理微操作：在計(jì)算機(jī)中，一條機(jī)器指令的功能是通過按一定次序執(zhí)行一系列基本操作完成的，這些最基本的控制命令稱為微操作。是計(jì)算機(jī)中最簡(jiǎn)單（不能再分解）的操作，如打開某一個(gè)控制門、寄存器的清除脈沖等。微指令：在微程序控制的計(jì)算機(jī)中，同時(shí)發(fā)出的控制信號(hào)所執(zhí)行的一組微操作稱為微指令。組成微指令的微操作，又稱微命令。一條機(jī)器指令分成若干條微指令，按次序執(zhí)行這些微指令，就可以實(shí)現(xiàn)指令的功能。5.3.1微程序控制的基本思想1.幾個(gè)概念32控制存儲(chǔ)器：微程序事先存放在專用的存儲(chǔ)器中。由于該存儲(chǔ)器主要存放控制命令（信號(hào)）與下一條執(zhí)行的微指令地址（簡(jiǎn)稱為下址），所以被叫做控制存儲(chǔ)器。一般計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)是固定的，所以實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)的微程序也是固定的，控制存儲(chǔ)器可用只讀存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。機(jī)器內(nèi)控制信號(hào)數(shù)量多，再加上決定下址的地址碼有一定寬度，所以控制存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)比機(jī)器字長(zhǎng)要長(zhǎng)得多?？刂拼鎯?chǔ)器的容量取決于實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)所需要的微程序長(zhǎng)度。微程序：計(jì)算機(jī)每條指令的功能均由微指令序列解釋完成，這些微指令序列的集合就叫做微程序。332.微程序控制的基本思想若干微命令編制成一條微指令，控制實(shí)現(xiàn)一步操作。若干微指令組成一段微程序，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令。微程序事先存放在控制存儲(chǔ)器中，執(zhí)行機(jī)器指令時(shí)再取出。執(zhí)行一條指令實(shí)際上就是執(zhí)行一段存放在控制存儲(chǔ)器中的微程序。CPU的構(gòu)成引入了程序技術(shù)，使設(shè)計(jì)規(guī)整；引入了存儲(chǔ)邏輯，使功能易于擴(kuò)展。345.3.2微程序控制器組成原理微地址形成電路

IR

PSW

PC微地址寄存器

μAR控制存儲(chǔ)器CM譯碼器微命令序列微命令字段微地址字段μIR組成：IR、PC、PSW、時(shí)序系統(tǒng)等部件，控制存儲(chǔ)器（CM）

、微地址形成電路、微地址寄存器（μAR）、微指令寄存器（μIR）及譯碼電路等。

351.主要部件（1）控制存儲(chǔ)器CM功能：存放微程序。CM屬于CPU，不屬于主存儲(chǔ)器。（2）微指令寄存器μIR功能：存放現(xiàn)行微指令——當(dāng)前正執(zhí)行的微指令。微命令字段：提供一步操作所需的微命令。微地址字段：指明后續(xù)微地址的形成方式。提供微地址的給定部分。(微操作控制字段)(順序控制字段)36（3）微地址形成電路功能：提供兩類微地址。微程序入口地址：后續(xù)微地址：由微地址字段、現(xiàn)行微地址、運(yùn)行狀態(tài)等形成。由機(jī)器指令操作碼形成。372.工作過程微地址形成電路

IR

PSW

PC微地址寄存器

μAR控制存儲(chǔ)器CM譯碼器微命令序列微命令字段微地址字段μIR取指微指令（1）取機(jī)器指令CM取指微指令μIR控制存儲(chǔ)器取指微指令微命令字段微地址字段譯碼器微命令序列

IR微命令字段譯碼器控制存儲(chǔ)器微命令主存機(jī)器指令微命令字段微地址字段IR譯碼器微命令序列38（2）轉(zhuǎn)微程序入口IR操作碼微地址形成電路入口μAR微命令字段CM首條微指令微地址形成電路

IR

PSW

PC微地址寄存器

μAR控制存儲(chǔ)器CM譯碼器微命令序列微命令字段微地址字段μIR取指微指令控制存儲(chǔ)器取指微指令微命令字段微地址字段譯碼器微命令序列

IR控制存儲(chǔ)器微命令字段微地址字段譯碼器微命令序列微地址形成電路

IR微地址寄存器微地址形成電路控制存儲(chǔ)器微地址寄存器微命令字段微地址字段（3）執(zhí)行首條微指令控制存儲(chǔ)器譯碼器μIRμIR譯碼器微命令字段微地址字段微命令序列微命令操作部件39微地址形成電路

IR

PSW

PC微地址寄存器

μAR控制存儲(chǔ)器CM譯碼器微命令序列微命令字段微地址字段μIR（4）取后續(xù)微指令微地址字段現(xiàn)行微地址運(yùn)行狀態(tài)微地址形成電路微命令字段微地址字段

PSW微地址寄存器微地址形成電路微命令字段微地址字段

PSW微地址寄存器微地址寄存器后續(xù)微地址μAR微地址形成電路控制存儲(chǔ)器CM后續(xù)微指令μIR微地址寄存器微命令字段微地址字段40（5）執(zhí)行后續(xù)微指令同（3）微地址形成電路

IR

PSW

PC微地址寄存器

μAR控制存儲(chǔ)器CM譯碼器微命令序列微命令字段微地址字段μIR微命令字段微地址字段

PSW微地址寄存器微地址形成電路微命令字段微地址字段

PSW微地址寄存器微地址寄存器微地址形成電路微地址寄存器微命令字段微地址字段（6）返回微程序執(zhí)行完，返回CM(存放取指微指令的固定單元)。415.3.3控制信號(hào)舉例仍以執(zhí)行一條加法指令為例，它由4條微指令解釋執(zhí)行，一條微指令中的所有控制信號(hào)都是同時(shí)發(fā)出的。每條微指令所需的控制信號(hào)如下。（1）取指微指令①指令地址送入地址總線：PC→AB②發(fā)訪存控制命令：ADS(地址有效),

③指令送入指令寄存器：DB→IR④程序計(jì)數(shù)器+1：PC+1M/IO=1W/R=0從存儲(chǔ)器取指令送入數(shù)據(jù)總線。42

②加法運(yùn)算：“+”③有效地址送地址寄存器：ALU→AR。（2）計(jì)算地址微指令①取兩個(gè)源操作數(shù)（計(jì)算地址用）：rs1→GR（rs1）→ALU,disp→ALU。（3）取操作數(shù)微指令

①數(shù)據(jù)地址送地址總線:AR→AB。②發(fā)訪存控制命令：ADS，M／IO,W／R。由存儲(chǔ)器將數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)總線DB。③數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)寄存器：DB→DR43

如何組織微指令產(chǎn)生上述信號(hào)？微指令最簡(jiǎn)單的組成形式是將每個(gè)控制信號(hào)用一個(gè)控制位來表示，當(dāng)該位為‘1’時(shí)定義為有控制信號(hào)。當(dāng)該位為‘0’時(shí)，沒有控制信號(hào)。M／IO、W/R則根據(jù)是訪問存儲(chǔ)器還是I/O設(shè)備，是寫還是讀而設(shè)置成1或0。（4）執(zhí)行加法運(yùn)算和傳送結(jié)果微指令①兩源操作數(shù)送ALU：rs→GR,（rs）→ALU；DR→ALU②加法運(yùn)算：“+”③送結(jié)果：ALU→GR44當(dāng)指令取入IR中以后，根據(jù)操作碼進(jìn)行譯碼，得到相應(yīng)指令的第一條微指令的地址（微程序的入口地址）。指令譯碼部件可用只讀存儲(chǔ)器組成，將操作碼作為只讀存儲(chǔ)器的輸入地址，該單元的內(nèi)容即為相應(yīng)的微指令在控制存儲(chǔ)器中的地址，根據(jù)此地址從控制存儲(chǔ)器取出微指令并將它存放在微指令寄存器中。微指令分成兩部分，產(chǎn)生控制信號(hào)的部分一般稱為控制（微命令）字段，產(chǎn)生下址的部分稱為下址字段?？刂谱侄胃魑坏妮敵鐾ㄟ^連接線直接與受控制的門相連，于是就提供了相應(yīng)的控制信號(hào)。455.3.4微程序設(shè)計(jì)技術(shù)在實(shí)際進(jìn)行微程序設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)關(guān)心下面三個(gè)問題:（1）如何縮短微指令字長(zhǎng)；（2）如何減少微程序長(zhǎng)度；（3）如何提高微程序的執(zhí)行速度。

1、微指令的編譯法（編碼譯碼方法）（1）直接控制法微命令按位給出：在微指令的控制字段中，每一位代表一個(gè)微命令，在設(shè)計(jì)微指令時(shí)，是否發(fā)出某個(gè)微命令，只要將控制字段中相應(yīng)位置成“1”或“0”，這樣就可打開或關(guān)閉某個(gè)控制門。無(wú)需譯碼，產(chǎn)生微命令的速度快。微命令太多，信息的表示效率低。微指令中通常只有個(gè)別位采用直接控制法。46

（2）編碼表示法微命令分組原則：同類操作中互斥的微命令放同一字段。不能同時(shí)出現(xiàn)微命令由字段編碼給出。在計(jì)算機(jī)中的各個(gè)控制門，在任一微周期內(nèi)不可能同時(shí)被打開，而且大部分是關(guān)閉的（即相應(yīng)的控制位為0，）。微周期：執(zhí)行一條微指令所需的執(zhí)行時(shí)間。如果有若干個(gè)（一組）微命令，在每次選擇使用它們的微周期內(nèi)只有一個(gè)微命令起作用，那么這若干個(gè)微命令是互斥的。

選出互斥的微命令，將它們編成一組，作為微指令字的一個(gè)字段，用二進(jìn)制編碼。472、微程序流的控制當(dāng)前正在執(zhí)行的微指令，稱為現(xiàn)行微指令。現(xiàn)行微指令所在的控制存儲(chǔ)器單元的地址，稱為現(xiàn)行微地址。現(xiàn)行微指令執(zhí)行完畢后，下一條要執(zhí)行的微指令稱為后繼微指令，后繼微指令所在的控存單元地址稱為后繼微地址。微程序流的控制，是指當(dāng)前微指令執(zhí)行完畢后，怎樣控制產(chǎn)生后繼微指令的微地址，即后繼微地址的形成方式。48順序：現(xiàn)行微地址+1。

跳步：現(xiàn)行微地址+2。

無(wú)條件轉(zhuǎn)移：現(xiàn)行微指令給出轉(zhuǎn)移微地址。

CMAA+1A+2BB條件轉(zhuǎn)移：現(xiàn)行微指令給出轉(zhuǎn)移微地址和轉(zhuǎn)移條件。

B

轉(zhuǎn)移條件CC(條件滿足)(條件不滿足)轉(zhuǎn)微子程序：現(xiàn)行微指令給出微子程序入口。

轉(zhuǎn)移條件CD微子程序返回微主程序：現(xiàn)行微指令給出寄存器號(hào)。

A+1RR（1）增量方式以順序執(zhí)行為主，輔以各種常規(guī)轉(zhuǎn)移方式。D49微指令給定后續(xù)微地址高位部分（2）斷定方式通過微指令順序控制字段由設(shè)計(jì)者指定或指定的判別字段控制產(chǎn)生后繼微指令地址——由直接給定和測(cè)試斷定相結(jié)合。指明后續(xù)微地址低位部分的形成方式例：微指令2位位數(shù)可變微地址10位，約定：A=0110微地址低4位為操作碼，D給定高位；微地址低3位為機(jī)器指令目的尋址方式微地址低3位為機(jī)器指令源尋址方式6711編碼，D給定高位；編碼，D給定高位。716路分支8路分支8路分支

給定部分?jǐn)喽l件

D（給定）

A（條件）503、微指令格式微指令的格式大體上可分成兩類：微指令的編譯法是決定微指令格式的主要因素。水平型微指令垂直型微指令（1）垂直型微指令優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：（2）水平型微指令一條微指令定義并執(zhí)行一種基本操作。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：微程序短，執(zhí)行速度快。微指令短、簡(jiǎn)單、規(guī)整，便于編寫微程序。微程序長(zhǎng)，執(zhí)行速度慢；不強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)微指令的并行控制功能，工作效率低。微指令長(zhǎng)，編寫微程序較麻煩。一條微指令定義并執(zhí)行幾種并行的基本操作。51（3）混合型微指令微指令不長(zhǎng)，便于編寫；微程序不長(zhǎng)，執(zhí)行速度加快。在垂直型的基礎(chǔ)上增加一些不太復(fù)雜的并行操作。例：長(zhǎng)城203微指令運(yùn)算器輸入控制運(yùn)算器輸出控制操作類型控制訪M、I/O控制常數(shù)輔助操作

AIBIZOAOPMOPKKST

3333444525.3.5微程序控制方式優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用1.優(yōu)點(diǎn)

（1）設(shè)計(jì)規(guī)整，設(shè)計(jì)效率高；（2）易于修改、擴(kuò)展指令系統(tǒng)功能；（3）結(jié)構(gòu)規(guī)整、簡(jiǎn)潔，可靠性高；（4）性價(jià)比高。2.缺點(diǎn)

（1）速度慢訪存頻繁轉(zhuǎn)移較多（2）執(zhí)行效率不高3.應(yīng)用范圍

用于速度要求不高、功能較復(fù)雜的機(jī)器中。特別適用于系列機(jī)未充分發(fā)揮數(shù)據(jù)通路本身具有的并行能力535.4組合邏輯控制器組合邏輯控制器又稱為硬布線控制器，將輸入的邏輯信號(hào)通過硬件方式轉(zhuǎn)換為一組輸出控制信號(hào)。微命令發(fā)生器微命令序列I/O狀態(tài)控制臺(tái)信息運(yùn)行狀態(tài)譯碼…...

PSW

時(shí)序

IR地址形成PCOPA尋來自M送M或ALU+1送M5.4.1硬布線控制器組成54硬布線控制器組成1.微命令發(fā)生器功能：產(chǎn)生全機(jī)所需的各種微命令控制最基本的操作(微操作)的命令電位型脈沖型構(gòu)成微命令發(fā)生器：將產(chǎn)生微命令的條件綜合化簡(jiǎn)，形成邏輯式，用組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)。2.時(shí)序線路功能：控制操作時(shí)間和操作時(shí)刻。振蕩器分頻器時(shí)鐘脈沖工作脈沖時(shí)鐘周期(節(jié)拍)產(chǎn)生電位型微命令，控制操作時(shí)間段產(chǎn)生脈沖型微命令，控制定時(shí)操作55組合邏輯設(shè)計(jì)步驟

1）確定指令系統(tǒng)，包括指令格式、功能和尋址方式，設(shè)計(jì)指令操作碼。2）根據(jù)指令系統(tǒng)的要求，確定數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)及時(shí)序系統(tǒng)的構(gòu)成。確定機(jī)器周期、主頻時(shí)鐘和節(jié)拍脈沖。3）分析每條指令的執(zhí)行過程，列出微操作命令的操作時(shí)間表，畫出流程圖和控制時(shí)序圖并寫出其對(duì)應(yīng)的微操作序列。4）列出每一個(gè)微操作命令的初始邏輯表達(dá)式，并經(jīng)化簡(jiǎn)整理寫出微操作命令的最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式。5）對(duì)應(yīng)每個(gè)微操作命令畫出邏輯電路圖。56

差別：操作控制信號(hào)的形成方法和原理不同。硬布線控制與微程序控制的比較（1）實(shí)現(xiàn)方法上，微程序控制器的控制功能體現(xiàn)在存放微程序的控制存儲(chǔ)器，而硬布線控制則由邏輯門組合實(shí)現(xiàn)。前者電路比較規(guī)整，增加或修改指令，只要增加或修改控存內(nèi)容即可，控存可用EPROM芯片。后者的控制信