最新7-5微程序控制器ppt课件
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微程序控制器(ppt16).pptx
。2020年9月6日星期日上午9时58分34秒09:58:3420.9.6
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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
微程序控制器实验20页PPT
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
微程序控制器实验
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
微程序控制器实验.ppt
判定线路。MAPR输O入M端被，用配从作套而为电形指成路令D。微地址映
射部件，它变换指输令入的把端操C的P作接3码选电为1源该逻，指辑令对应的 微程序段入口地址功，能使由。微两指片7令4把L地／S2C71C6ERNO接M芯 片组成，其地址为指令址的十地操1，总作使是码A执，m对29应10单的元条中 存放相应微程序段的入行口。件地判址断，结执果行只读取操决作于，
Am2910输出3个使能信号：
括 多 器 存微针返μ行访时任的一路，器AA1件的能指堆μ回S微问，何m2m部个地用／P的 Cμ的 的 实位，地直令栈S地程微就压总22IP件址来计4寄为P顺输现99是址序堆发入是组微即址接字输C11微存高序出同位选从数出0由和循栈操指成(0指 它 位 寻 的即入是包程Y器电执一微数微环的作5向，择寄器μ令的数址空字直的序一μ平行条堆程时栈都最主均P×接地输和间4计P时；微C栈片序，顶将后要0C为1装数，而指←址入器范9已循允。覆2一用组能6位入1器多当令Y满环许当盖次于成的输件围条2提的μ十位由路的C信的不微掉压保。器出内。微I寄P1供1器 多为号，执首 堆 栈存 入当、C2存(的 次低位(行地 栈 顶微 的增)即，／器输 执电的弹址 中 的子 数量μ入 •令 •M到 •来用F堆出 行平增U出。 的 原程 据器AP／D的 相 源于L栈当 当 当CP。时量Y的L操微 数 有序 ，的P下 应 于←R实＝和加 ／ ／ ／I，器来作堆 据 数调 因O进和地 的 中Y现0微1PMVM多和源)而栈 达 据用 此位后)／L址 微 断E，微A，堆，有路1C。直指 到 。时 ，输装MP字 程 向2用程这栈T用效 有器位A接针的 执5入入有段 序 量于序时指个于P时 效效， 段 ，及，实(时即时用 首 现／个用保现计(A用数现(何／ 即，m于 地 用VD作存微数于，从时2寄EP／型(实址于9寄一程器控若即CL减机1存触M现的接＝0存个序时制装T／一器器的，发A器微转，微入微转收0，V／命指P)器用时地移具程的，程移手＝E取计令令组C以，址；有序初D序；拔0决数码T成的)来主，当减的值决。＝于转微器)。，操要用它一循为源定D0由移地当主)用以用功环N作于来直，1；址它，要2于实作能次码微源接原。找指于输意
64微程序控制器2PPT课件
.
11
例1：在微程序控制器中，控制存储器的容量是1024字×32位，微 指令有控制字、BCF和BAF三个字段，控制字为16位。求BCF和BAF 字段各为多少位？（BCF转移控制字段，用于测试指令是否转移； BAF转移地址字段，用于产生下一条微指令的地址。）
练习1：已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为 512X48位）。微指令字长为48位，微程序可在整个控制存储器中 实现转移，可控制微程序转移的条件共4个（直接控制）。求微指 令中的三个字段分别为多少位？
.
1
2、微操作：一个微命令所控制实现的操作过程。它是构成指令操作 序列或其他处理过程的操作序列最基本的，不可再分解 的操作。微命令是微操作的控制信号，而微操作微命令 的操作过程。
3、微指令：是若干个微命令的组合。它可产生一组控制信号。一微 指令包含操作控制部分和顺序控制部分。微指令通常以 编码字（控制字）的形式存放在控制存储器中。
6、R3→A 7、 R3→B 8、 R2→B
9、 R1→B
10、BUS → R1 11、 BUS → R2 12 、 BUS → R3
（二）相斥的微命令
1、 + 、- 、M
2、R1→A 、 R2→A 、R3→A
3、R3→B 、 R2→B 、 R1→B
4、BUS → R1 、 BUS → R2 、 BUS → R3
行需要若干步，则需要若干条微指令，这样由若干条微指令序列则
构成一个微程序。
一、微程序和微指令
1、微命令： 在微程序控制的计算机中，用来管理控制门的打开或关 闭的控 制命令（或控制信号）。它是控制信息传送的控
制命令，它是控制信号序列的最小单位。控制字的每一
位就是一个微命令。它控制其它部件产生一个微操作。
计算机组成原理教程CPU微程序控制器PPT共25页
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
计算机组成原理教程CPU微程序控制 器
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
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
微程序控制器的微程序设计幻灯片
主脉冲源与启停控制线路，按需要给出主脉冲信 号。
③指令各执部行件包步括骤标运算记器线部路件 ： 指明每主条存储指器令部的件执行
步骤。
总线及输入/输出接口(输入/输出设备)
④控制信号也包记括忆或控制产器生部线件 路：给出计算机各功能
部件设部计件中协的难同点运，行在于所解需决要对运的算控器制、控信制号器。的控制
B 口二选一
A 口二选一
微指令转移 的控制条件
IR.DR
IR.SR
0MRW SA I8~6 B口 0SST DC2
SCC Gal /SCC
0 I2~0 SB I5~3 A口 SSHSCI
DC1
/G
微下 CI
SCC
地址 3~0
微指令寄存器
3~0
CP
Am2910
MAPROM
控制存储器（ ROM）
指令操作码
2. 认真看懂ADD指令执行步骤的控制信号的控制作用，写 出SUB、OR、AND指令执行步骤的控制信号，指出它们和 ADD 指令使用的控制信号的区别。
3. 写出 JR 和 JRC 指令在执行功能、执行步骤和使用的控 制信号方面的区别。
4. 写出 PUSH DR 和 POPF在指令格式、执行功能和执行 步骤中使用的控制信号方面的区别。
每条指令的执行步骤
—读取指令
是一次读 指令地址送入主存地址存放公器共操作
内存读操作主存，读出内容送入指定的存放器
—分析指令
形 成
—按指令规定内容执行指令 R_R类型指令 不同指令的操作步骤数，可能执行 读输其写入他内输类存出型类类指型型令指指令令和具体操作内是容每差一异条指很令大的一特,次定或操多作次
18 17 14 13 8 7 4 3 CI3~0 SCC3~0
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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
❖微指令寄存器µIR
标志微指令执行的开始
微地址寄微存操器作控制部分 µAR ▪以编码的形式存在，经 过微指令译码后形成微
微地址形操令成作。控制信号，即IR微命 电路顺序控制部分 µAG ▪控制微指令的执PS行W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。
控制存储器 CM
微指令寄存器µIR
微地址寄存器 µAR
微地址形成 电路 µAG
IR PSW
微操作控制部分 顺序控制部分
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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
▪微命令
0
PSW
▪在某些场合，需要根据 微操P作S控W制部中分的顺状序态控标制部志分决定
分支转移的微地址。
微地址寄存器 µAR
微地址形成 电路 µAG
IR PSW
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微程序控制器的基本组成
控制存储器 CM
微指令寄存器µIR
微地址寄存器 µAR
微地址形成 电路 µAG
微操作控制部分 顺序控制部分
IR PSW
10
7-5微程序控制器
7.5.1 微程序控制基本原理
❖基本思想：
计算机操作可以归结为信息传递，而信息传递的关键是控 制门。控制门可以用存储器中的信息来控制，从而可用类似 于程序设计的方法来设计复杂的控制逻辑，这就是微程序控 制的基本思想。
▪硬件设计简单、规整； ▪灵活性好，便于扩充指令。 ▪执行速度慢
分段原则
▪相斥性的微命令安排在同一字段，而相容性的、尤其是那些必 须同时操作的相容性微命令安排在不同字段
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7.5.2 微指令编码方式
❖字段间接编码方式
微命令的产生并不是直接从一个字段译码得到，而是需要 另一个字段的编码加以解释
字段N
……
字段K
……
字段0
译码器 …
译码器 …
译码器 …
……
译码器 …
mIR 移位控制字段 运算控制字段
译码
译码 ……
SL SR SV ADD ADDC NOT
15
7.5.2 微指令编码方式
❖字段直接编码方式
相斥性微命令
▪在一个微周期中不应该或者不可能同时出现的微命令 ▪例如
– ALU的运算控制微命令 – 存储器的读和写
相容性微命令
▪可以同时出现的微命令 ▪例如，ALU和存储器之间的微命令
取指令微程序
指令类型 单操作 数指令
取目的操作数 微程序
有操作数指令的 执行阶段微程序
无操作数指令
无操作数指令的 执行阶段微程序
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7.5.2 微指令编码方式
❖水平型微指令
微指令的字长比较长 在一条微指令中可以产生较多的微命令 操作的并行性较高。
❖垂直型微指令
微指令的字长比较短 操作的并行性不高 微程序比水平型的要长
❖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。
▪微转移
微操作控制部分
1
微转移地址
缺点
▪微转移指令将耗费一个微周期。由于微程序中的转移是频繁发 生的，这就制约了微程序的运行速度。
▪适合速度要求不高的计算机采用。
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7.5.3 微程序的顺序控制
❖下一地址字段法
设置一个专门的字段，用来指明下一条微指令的地址
微操作控制部分
下址字段
纯粹的下址字段法不能产生分支转移
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
3位
移位控制字段 运算控制字段
00: NOP 01: SL 10: SR 11: SV
000：NOP 001：ADD 010：ADDC 011：SUB 100：SUBB 101：AND 110：OR 111：NOT
特点
▪直观、硬件实现简单，执行速度快， 具有高度的并行操作能力。
▪编码效率低，微指令字长很长， AND
对控存容量的需求较大，不经济，
OR NOT
缺乏实用价值。
是典型的水平型微指令
SHIFTER
SL SR
SV
ALU
dst
src
ADD ADC SUB SUBB
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7.5.2 微指令编码方式
❖字段直接编码方式
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。
微程序控制器的基本组成
❖微地址寄存器µAR
接收µAG形成的微地址
标志从控存中读取下一条微指令的开始
初始值
▪取指令微程序的入口地址 微地址寄存器
▪在控系制统存复储位器时初始化
µAR
CM
微指令寄存器µIR
微地址形成 电路 µAG
RESET
IR PSW
11
微程序控制的基本工作过程
复位
双操作数指令
取源操作数 微程序
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7.5.2 微指令编码方式
❖直接控制方式
微指令中微操作控制部分的每一位对应一个微命令，微命 令的产生不必经过译码，输出后直接作为微操作控制信号。 因此又称不译法。 例如将ALU和移位寄存器的控制信号用直接控制法进行组 合
SL SR SV ADD ADDC SUB SUBB AND OR NOT
2
7.5.1 微程序控制基本原理
❖ 微程序控制的基本概念
微命令与微操作：
用来打开或关闭信息控制门的控制命令称为微命令，由微命令 控制实现的最基本操作称作微操作。
微指令：
若干个微命令的组合。通常以编码的形式存放在控存中。
微程序：
微指令的有序组合。 ▪一段微程序控制实现一条机器指令。
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微程序控制器的基本组成
7
微程序控制器的基本组成
控制存储器 CM
微指令寄存器µIR
微地址寄存器 µAR
微地址形成 电路 µAG
微操作控制部分 顺序控制部分
IR PSW
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微程序控制器的基本组成
❖微地址形成电路µAG。 有三个输入
µIR的顺序控制部分
IR 控制存储器 ▪主要用CM于产生微程序的 入口地址，比如依据指 令的操作码形成对应各 指令执行阶段的微程序 微入指口令地寄址存。器µIR