第十章 控制单元的设计
10.1 组合逻辑设计
10.2 微程序设计
10.2 微程序设计一、微程序设计思想的产生
1951 英国剑桥大学教授 Wilkes
完成一条机器指令微操作命令 1
微操作命令 2
微操作命令 n
……
微指令 1
10100000
微指令 n
微程序
00010010
存储逻辑一条机器指令对应一个微程序
……
存入 ROM
二、微程序控制单元框图及工作原理
1,机器指令对应的微程序
M+1
M
M+2
P+1
K
K+2
P
P+2
K+1
…
取指周期微程序对应 LDA 操作的微程序对应 STA 操作的微程序间址周期微程序中断周期微程序
10.2
2,微程序控制单元的基本框图微地址形成部件顺序逻辑
CMAR
地址译码控制存储器标志
CLK
下地址CMDR
至 CPU 内部和系统总线的控制信号
OP IR
操作控制 顺序控制微指令基本格式
10.2
二、微程序控制单元框图及工作原理
M+1
M
M+2
P+1
K
K+2
P
P+2
K+1
…
取指周期 微程序对应 LDA 操作的微程序对应 STA 操作的微程序间址周期 微程序中断周期 微程序
M+1
M+2
P+1
P+2
K+1
K+2
M
M
转执行周期微程序
…
转取指周期微程序
…
10.2
3,工作原理 控存
M+1
M
M+2
P+1
Q
Q+2
P
P+2
Q+1
…
取指周期微程序对应 LDA 操作的微程序对应 ADD 操作的微程序
Q+1
Q+2
M
M+1
M+2
P+1
P+2
M
…
…
…
对应 STA 操作的微程序
K+1
K+2
M
K
K+2
K+1
LDA X
ADD Y
STA Z
主存
STP
用户程序
10.2
3,工作原理
(1) 取指阶段
M CMAR
CM ( CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令形成下条微指令地址
Ad (CMDR ) CMAR
CM (CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令
Ad (CMDR ) CMAR
CM (CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令
M + 1
M + 2
PC MAR 1 R
M ( MAR ) MDR
( PC ) + 1 PC
MDR IR
0 0 1 0 0 0 0M + 2 …
1 0 0 0 0 1 M+1M …
0 1 0 0 1 0 M+2M + 1 …
形成下条微指令地址执行取指微程序
10.2
(2) 执行阶段
CM ( CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令
Ad (CMDR ) CMAR
CM (CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令
Ad (CMDR ) CMAR
CM (CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令
OP ( IR ) 微地址形成部件 CMAR ( P CMAR )
Ad (CMDR ) CMAR
Ad ( IR ) MAR 1 R
M ( MAR ) MDR
MDR AC
0 0 0 0 0 0 1 0P + 2 … M
执行 LDA 微程序形成下条微指令地址 P + 1
形成下条微指令地址 P + 2
形成下条微指令地址 ( M CMAR )
0 1 0 0 0 P+2P + 1 …
0 0 0 1 0 0 1 P+1P …
10.2
(3) 取指阶段
CM ( CMAR ) CMDR
由 CMDR 发命令
M CMAR
PC MAR 1 R
1 0 0 0 0 1 M+1M
全部微指令存在 CM 中,程序执行过程中 只需读出关键?微指令的 操作控制字段如何形成微操作命令
微指令的 后继地址如何形成执行取指微程序
……
10.2
三、微指令的编码方式（控制方式）
1,直接编码（直接控制）方式在微指令的操作控制字段中每一位代表一个微操作命令速度最快下地址
……控制信号操作控制某位为,1” 表示该控制信号有效
10.2