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微程序控制器
CPU使用 CPU使用 总线 总线 RQ/GT
若干时钟
设备使用 总线
若干时钟
CPU使用 总线
设备请求 CPU响应， 设备释放 总线权交设备 总线权 总线权 CPU 设备 CPU 设备 CPU 设备
4 组合逻辑控制方式的优缺点及应用
1.组合逻辑控制方式 综合化简产生微命令的条件，形成逻辑 式，用组合逻辑电路实现； 执行指令时，由组合逻辑电路(微命令发 生器)在相应时间发出所需微命令，控制
微命令序列
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
译码器
微命令字段 下地址字段 µ IR
控制存储器
CM
（3）微地址形成电路 功能：提供两类微地址。 微程序入口地址：由机器指令操作码形成。 后续微地址： 由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成。
微命令序列
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
微程序执行完，返回CM (存放取指微指令的 固定单元)。
微程序：完成指定任务的微指令序列称为微程序。 一条机器指令其功能可由一段微程序解释完成。 微周期：一条微指令所需的执行时间。
程序
指令的集合
指令 （微程序）
微指令
微指令的集合
微命令的集合
微命令
微程序控制器的组成原理图
微命令序列
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
译码器
微命令字段 下地址字段 µ IR
译码器
微命令字段 下地址字段 µ IR
控制存储器
CM
（4）微地址寄存器AR 功能：接收微地址形成部件送来的微地址 。
微命令序列
IR
PSW PC
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
译码器
若干时钟
设备使用 总线
若干时钟
CPU使用 总线
设备请求 CPU响应， 设备释放 总线权交设备 总线权 总线权 CPU 设备 CPU 设备 CPU 设备
4 组合逻辑控制方式的优缺点及应用
1.组合逻辑控制方式 综合化简产生微命令的条件，形成逻辑 式，用组合逻辑电路实现； 执行指令时，由组合逻辑电路(微命令发 生器)在相应时间发出所需微命令，控制
微命令序列
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
译码器
微命令字段 下地址字段 µ IR
控制存储器
CM
（3）微地址形成电路 功能：提供两类微地址。 微程序入口地址：由机器指令操作码形成。 后续微地址： 由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成。
微命令序列
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
微程序执行完，返回CM (存放取指微指令的 固定单元)。
微程序：完成指定任务的微指令序列称为微程序。 一条机器指令其功能可由一段微程序解释完成。 微周期：一条微指令所需的执行时间。
程序
指令的集合
指令 （微程序）
微指令
微指令的集合
微命令的集合
微命令
微程序控制器的组成原理图
微命令序列
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
译码器
微命令字段 下地址字段 µ IR
译码器
微命令字段 下地址字段 µ IR
控制存储器
CM
（4）微地址寄存器AR 功能：接收微地址形成部件送来的微地址 。
微命令序列
IR
PSW PC
微地址 形成电路 微地址寄存器 µ AR
译码器
7-5微程序控制器
控制存储器 CM
微指令寄存器µIR
微操作控制部分 顺序控制部分
5
微程序控制器的基本组成
控制存储器 CM
微地址寄存器 µAR IR
微指令寄存器µIR
微地址形成 电路 µAG
PSW
微操作控制部分 顺序控制部分
6
微程序控制器的基本组成
微指令寄存器µIR
标志微指令执行的开始 微操作控制部分 微地址寄存器 µAR 以编码的形式存在，经 过微指令译码后形成微 操作控制信号，即微命 IR 微地址形成 令。 电路 顺序控制部分 µAG PSW 控制微指令的执行顺序， 包含了下一条微指令地 址的信息，用于形成后 继微指令的微地址。 7
控制存储器 CM
微地址寄存器 µAR IR
微指令寄存器µIR
微地址形成 电路 µAG
PSW
微操作控制部分 顺序控制部分
18
7.5.3 微程序的顺序控制
增量计数器法
在顺序执行时，µAR+1
µAR也称为µPC，即微程序计数器
需要转移时，由微转移指令给出转移微地址，更新µAR 两种微指令格式
ALU dst src
是典型的水平型微指令
14
7.5.2 微指令编码方式
字段直接编码方式
将微指令分为若干个字段，每个字段独立编码，每种编码 表示一个微命令 既可以缩短微指令字长，又保持了一定的并行操作能力 并没有导致微程序变长，仍然属于水平型微指令格式
2位 移位控制字段 00: NOP 01: SL 10: SR 11: SV 3位 运算控制字段 000：NOP 001：ADD 010：ADDC 011：SUB 100：SUBB 101：AND 110：OR 111：NOT
最新7-5微程序控制器ppt课件
险。 4、合伙事务可以授权部分合伙人执行。 5、极强的人合性和延续的可能性。
（三）合伙企业法律地位
合伙企业具有民事主体资格，但不具 有法人资格，属于在自然人、法人之 外的第三民事主体。
合伙企业成为民事主体的依据是： 1、具有相对独立的财产。 2、经营管理上具有相对独立性。 3、在经营责任承担上具有相对独立
有效地压缩了微指令字长，不仅组内的微命令是相斥的， 组与组之间也成为互斥的，降低了微指令的并行操作能力， 接近于垂直型微指令格式。
17
7.5.3 微程序的顺序控制
❖Microprogram Sequence Control
当前微指令执行完毕后，如何产生下一条微指令的地址。 实质上就是微地址形成问题。
❖增加转移方式字段
微操作控制部分 转移方式字段 下址字段
下址字段作为后继微地址的高位部分，指定了后继微地址 在某个区域内。
转移方式字段控制硬件逻辑测试相关状态条件，产生后继 微地址的低位部分。状态条件的不同，将产生不同的微地址， 实现两分支或多分支转移。
20
7.5.4 微程序控制的时序
❖完成一条微指令分为两个阶段：
２．合伙企业财产的性质
合伙企业的财产只能由全体合 伙人共同管理和使用 。
３．合伙企业财产的转让
（1）合伙人之间转让其在合伙企业中的 全部或者部分财产份额时，应当通知 其他合伙人。
（2）除合伙协议另有约定外，合伙人向 合伙人以外的人转让其在合伙企业中 的全部或者部分财产份额时，须经其 他合伙人的一致同意。
将微指令分为若干个字段，每个字段独立编码，每种编码 表示一个微命令 既可以缩短微指令字长，又保持了一定的并行操作能力 并没有导致微程序变长，仍然属于水平型微指令格式
2位
（三）合伙企业法律地位
合伙企业具有民事主体资格，但不具 有法人资格，属于在自然人、法人之 外的第三民事主体。
合伙企业成为民事主体的依据是： 1、具有相对独立的财产。 2、经营管理上具有相对独立性。 3、在经营责任承担上具有相对独立
有效地压缩了微指令字长，不仅组内的微命令是相斥的， 组与组之间也成为互斥的，降低了微指令的并行操作能力， 接近于垂直型微指令格式。
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7.5.3 微程序的顺序控制
❖Microprogram Sequence Control
当前微指令执行完毕后，如何产生下一条微指令的地址。 实质上就是微地址形成问题。
❖增加转移方式字段
微操作控制部分 转移方式字段 下址字段
下址字段作为后继微地址的高位部分，指定了后继微地址 在某个区域内。
转移方式字段控制硬件逻辑测试相关状态条件，产生后继 微地址的低位部分。状态条件的不同，将产生不同的微地址， 实现两分支或多分支转移。
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7.5.4 微程序控制的时序
❖完成一条微指令分为两个阶段：
２．合伙企业财产的性质
合伙企业的财产只能由全体合 伙人共同管理和使用 。
３．合伙企业财产的转让
（1）合伙人之间转让其在合伙企业中的 全部或者部分财产份额时，应当通知 其他合伙人。
（2）除合伙协议另有约定外，合伙人向 合伙人以外的人转让其在合伙企业中 的全部或者部分财产份额时，须经其 他合伙人的一致同意。
将微指令分为若干个字段，每个字段独立编码，每种编码 表示一个微命令 既可以缩短微指令字长，又保持了一定的并行操作能力 并没有导致微程序变长，仍然属于水平型微指令格式
2位
微程序控制器的原理框图
根据微地址寄存器中的微地址经过地址译码从控制存储器中取出一条微指令把这条微指令的微命令信息送到微命令寄存器同时在微地址寄存器中直接给出下一条微指令的微地址
图5.一条机器指令执行的全过程 4.微程序控制器中一条机器指令执行的全过程 微程序控制器中 当一条机器指令从存储器调入CPU CPU时 机器指令会被存放在CPU CPU中的指令 ①当一条机器指令从存储器调入CPU时，机器指令会被存放在CPU中的指令 寄存器中。运行该机器指令时， 寄存器中。运行该机器指令时，该指令的操作码和相关的状态条件被一起 送到地址转移逻辑中。 送到地址转移逻辑中。 ②在地址转移逻辑中产生该机器指令所对应的微程序中的第一条微指令的 微地址，并把该微地址传送到微地址寄存器中。 微地址，并把该微地址传送到微地址寄存器中。 根据微地址寄存器中的微地址， ③根据微地址寄存器中的微地址，经过地址译码从控制存储器中取出 一条微指令，把这条微指令的微命令信息送到微命令寄存器， 一条微指令，把这条微指令的微命令信息送到微命令寄存器，同时在微地 址寄存器中直接给出下一条微指令的微地址。 址寄存器中直接给出下一条微指令的微地址。 如果当前微指令不是转移类微指令， ④如果当前微指令不是转移类微指令，则由微命令寄存器中控制字段 生成相应的微命令，并把它们传到相关的部件，执行相应的微操作； 生成相应的微命令，并把它们传到相关的部件，执行相应的微操作；如果 当前微指令是转移类微指令，则通过判别测试字段P和执行部件的“ 当前微指令是转移类微指令，则通过判别测试字段P和执行部件的“状态 条件”反馈信息，去修改微地址寄存器的内容， 条件”反馈信息，去修改微地址寄存器的内容，从而让微地址寄存器保存 指向下一条将要执行的微指令的微地址。 指向下一条将要执行的微指令的微地址。 重复执行第③ ⑤重复执行第③和④步，直到该机器指令所对应的微程序执行完毕为 止。
图5.一条机器指令执行的全过程 4.微程序控制器中一条机器指令执行的全过程 微程序控制器中 当一条机器指令从存储器调入CPU CPU时 机器指令会被存放在CPU CPU中的指令 ①当一条机器指令从存储器调入CPU时，机器指令会被存放在CPU中的指令 寄存器中。运行该机器指令时， 寄存器中。运行该机器指令时，该指令的操作码和相关的状态条件被一起 送到地址转移逻辑中。 送到地址转移逻辑中。 ②在地址转移逻辑中产生该机器指令所对应的微程序中的第一条微指令的 微地址，并把该微地址传送到微地址寄存器中。 微地址，并把该微地址传送到微地址寄存器中。 根据微地址寄存器中的微地址， ③根据微地址寄存器中的微地址，经过地址译码从控制存储器中取出 一条微指令，把这条微指令的微命令信息送到微命令寄存器， 一条微指令，把这条微指令的微命令信息送到微命令寄存器，同时在微地 址寄存器中直接给出下一条微指令的微地址。 址寄存器中直接给出下一条微指令的微地址。 如果当前微指令不是转移类微指令， ④如果当前微指令不是转移类微指令，则由微命令寄存器中控制字段 生成相应的微命令，并把它们传到相关的部件，执行相应的微操作； 生成相应的微命令，并把它们传到相关的部件，执行相应的微操作；如果 当前微指令是转移类微指令，则通过判别测试字段P和执行部件的“ 当前微指令是转移类微指令，则通过判别测试字段P和执行部件的“状态 条件”反馈信息，去修改微地址寄存器的内容， 条件”反馈信息，去修改微地址寄存器的内容，从而让微地址寄存器保存 指向下一条将要执行的微指令的微地址。 指向下一条将要执行的微指令的微地址。 重复执行第③ ⑤重复执行第③和④步，直到该机器指令所对应的微程序执行完毕为 止。
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。2020年9月6日星期日上午9时58分34秒09:58:3420.9.6
• •
T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年9月上午9时58分20.9.609:58September 6, 2020
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年9月6日星期日9时58分34秒09:58:346 September 2020
➢ 将一条指令分成若干条微指令，按次序执行 这些微指令，就可以实现指令的功能。
➢ 组成微指令的微操作命令就是微命令。 ➢ 微命令执行的结果就是完成微操作。
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢微程序控制器的工作原理 ➢微指令：同时发出的控制信号所执行的
一组微操作。
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢微命令：控制器发出的指挥机器执行微 操作的命令。
➢微指令：在一个CPU周期中，一组实现 操作功能的的微命令的组合。
• 例如：加法指令的执行可分为：取指、计算 地址、取操作数和加法运算四步，每一步都 由一组微操作实现。这一组能同时执行的微 操作就构成一条微指令。
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢相容性微命令： 在同一个CPU 周期中，可以 同时执行的微 操作命令。
➢相斥性微命令：
在同一个CPU
相 斥
周期中，不能
同时执行的微
操作操作。
相 斥
相 斥
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢不能在一条微指令中将微命令全部发完。
➢微程序：计算机每条指令的功能均由微指 令序列解释完成，这些微指令序列的集合 就叫做微程序。
R1
1
R2
2
R3
3
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢控制器的功能是按要求发控制信号。
• 时间顺序 • 指令功能 • 运行状态
➢指令的格式功能与硬件结构有密切关系。
• 运算功能 • 数据通路 • 数据宽度
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢微操作：控制器执行指令时，完成的最 基本的不能再细分的操作。
5 R3送Y 6 R2送X
四路数据
7 R2送Y 选择器的
8 DR送X 9 R1送Y 10 加 11 减 12 传送
选择端
运算控 制端
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
Ci
ALU
X
J
4
6
8
DR
（R1）+（R2）→R3
+ 10 - 11
M12 Y
K
5 7 9
4 R1送X 9 R1送Y
7 R2送Y 6 R2送X
➢微指令的格式
操作控制
流向控制
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢微程序控制器的结构
指令寄存器
OP 微地址寄存器
状态条件 …
地址转移 逻辑
微命令信号
…
S字段 控制字段
作业： P210 5-6，5-7
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 9.620.9.6Sunday, September 06, 2020
指挥
协调 状态
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
Ci
X
ALU
+ 10 - 11
M 12
Y
J
K
4
5
6 8
DR
7 9
R1
1
R2
2
R3
3
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
Ci
ALU
J
4 6 8
X DR
+ 10 - 11
M 12 Y
K
数据通路
5 7 9
R1
1
R2
2
R3
3
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
• 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。上午9时58分34秒上午9时58分09:58:3420.9.6
谢谢观看
10 加
10 加
3 R3输入 3 R3输入
问： 1.减法？ 2.操作数来自存储器、
I/O端口？
R1
1
R2
2
R3
3
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
Hale Waihona Puke CiALUX
J
4
6
8
DR
+ 10 - 11
M12 Y
K
5 7 9
三地址指令
OPS1 OP OPS2→OPD
R1 + R1 R1 R2 - R2 R2 DR M R3 R3
• 13、志不立，天下无可成之事。20.9.620.9.609:58:3409:58:34September 6, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
第五章 中央处理器
5.1 CPU的功能和组成 5.2 指令周期 5.3 时序产生器和控制方式
5.4 微程序控制器
5.4 微程序设计技术 5.6 硬布线控制器 5.7 CPU的新技术
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
➢控制器是计算机中用来指挥、协 调机器各大部件工作的部件。
• 指令
• 时序和状态 • 控制信息
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。09:58:3409:58:3409:589/6/2020 9:58:34 AM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.9.609:58:3409:58Sep-206-Sep-20
• 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:58:3409:58:3409:58Sunday, September 06, 2020
Ci
ALU
J
4 6 8
X DR
+ 10 - 11
M 12 Y
K
控制信号
5 7 9
R1
1
R1
2
R1
3
计算机组成原理 第五章 中央处理器 微程序控制器
Ci
ALU
X
J
4
6
8
DR
+ 10 - 11
M12 Y
K
5 7 9
R1
1
R2
2
R3
3
1 R1输入 寄存器
2 R2输入 的输入
3 R3输入 脉冲
4 R1送X