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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CM1.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001RiA010CA011DA111PCAR0~R3、SP、PC数据通路操作辅助操作AIBISMCISCPEMARRWSTSC33522411124顺序控制访存操作结果分配100SPA9/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC33522411124BI:B输入选择000无输入001Ri→B010C→B011D→B100MDR→BSM:ALU功能选择(S3S2S1S0M)CI:初始进位选择S:移位选择CP:结果分配0001CPRiR0~R3、SP、PC(R0~R3、SP、PC)0010CPC…0000不输出脉冲10/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC335224111242)访存操作EMAR、R、W3)辅助操作ST00无操作01开中断10关中断11SIR11/31AIBISMCISCPEMARRWSTSC335224111244)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02H0000000000000000000000000010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,转换成数据通路所需的直接控制信号。间接微命令AI、BI→aI、bI,…(结合表3-12,3-13,采用组合逻辑模式)30/31微程序控制方式的优点(1)用规整的存储逻辑结构代替了不规整的、复杂的硬连接逻辑,结构得到了简化,有利于设计自动化(2)容易修改和扩展、灵活、通用性强(3)适合做系列机的控制器(4)可靠性较高,易于诊断和维护(5)涉及访存,故速度慢,CPI会变大。(6)硬件成本高。31/31
本文标题:纪禄平-计算机组成原理PPT(第4版)3(4)-CPU子系统-模型机CPU-5-微程序控制方式
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