优化微程序控制器设计

优化微程序控制器设计!

朱霞"高德远"樊晓桠"张盛兵

#西北工业大学计算机科学与工程系"陕西西安$%&&$’(

摘要)大多数*+,*处理器和-.+/处理器都采用微程序控制0在这些处理器中"微程序控制器的性能是决定整个处理器性能的关键因素之一0本文探讨微程序控制器的优化设计0分析如何提取公共微操作序列"提出设计寻址入口与功能入口的方法来减少微程序123的深度4借鉴页式微程序管理的思想"提出页式微程序123设计来减少微程序123的位宽0优化设计之后"微程序控制器面积减少’567&80

关键词)微程序设计"寻址入口"功能入口"页式微程序123

中图分类号)9:;文献标识码)<文章编号)%&&&=’$>5#’&&;(&’=&%$?=&@

大多数*+,*处理器和-.+/处理器都采用微程序控制A%B0作为整个处理器控制通路的核心部件"微程序控制器的性能是决定处理器性能的关键因素之一A’B"探讨微程序控制器的设计优化具有理论和实用意义0

微程序控制的基本思想就是把操作控制信号编成所谓的微指令"存放到一个只读存储器里"依次读出这些微指令"从而完成整个处理器所需要的各种控制信号"使相应的部件执行所规定的操作A;"@B0微程序123的面积是决定整个微程序控制器面积的关键因素0要对微程序控制器进行优化设计"最主要的是在保证处理器执行速度的同时"减少微程序123所占用的面积0

C毫微程序设计的优缺点分析

仅从节省存储空间的角度考虑"可以采用毫微程序设计0假设一个微处理器的微程序空间有D个字"每个字E位宽0在不同位置可能会有相同的微程序字0假设在D个微程序字中有F个字#FG D(是互异的"将这F个基本的微程序字单独存在一个F H E的毫微程序存储空间0而微程序存储空间中只存储到毫微程序的地址索引"即微程序字的宽度为I J A K L M’#F(B#A N B表示对N向上取整(0如图%所示"原有的微程序存储空间中"D J’&@5字"每字;’位宽0假定有>&&条互异的微程序字"它们组成一个毫微程序空间

图%微程序控制器组成原理框图

原始微程序设计和其相应的毫微程序设计在面积上的差异可以表述为

D H

E U D H A K L M’#F(B U

F H E J

#D U F(H E U D H A K L M’#F(B

在一定条件下"毫微程序设计可以减少实现面积0如果D"F接近"则未必会节省面积0例如"D J’&@5"I J;’"FJ’&&&时"微程序设计需要的面积为’&@5H;’J?>>;?位"毫微程序设计需要空间为’&@5H A K L M

’#’&&&(B V’&&&H;’J’&@5H

’&&;年@月第’%卷第’期

西北工业大学学报

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作者简介)朱霞#%7$$U("女"西北工业大学博士生"主要从事计算机体系结构和<,+*系统设计的研究0万方数据