【精品】第19讲微程序设计

1、第19讲微程序设计(2)时序信号及工作脉冲的形成£ clb1 1o1dco1r> ccp 巧 t /ah1-<zcclk2经过三t1 o而再旨令 作肪盟1逻牌表达式n频得到 iiftilnjijlrlrlrl 假设一爲趣餉电玉卒修纯剧畐葺勺末尾 需要产生果 或接n_厂卩 cd 一七石收传送的榭t 为：cpc工作魅冲)机器中一些哥存器的打入脉冲是如何形成的例如，在取指周期，要将指令送入指令寄存器，并将 程序计数器的内容加1,此时微指令的控制位db-ir 和pc+1为“1= 采用“与”门，即可形成ir和pc的打入 脉冲(cp-ir 和 cp-pc)。例如ads，,仅在t 1时

2、间起作用，可利用微指令控 制位ads和t1相，cp-irdair6与”，即可得到。pc+1cp-pcads ads微程序控制计算机的工作过程简单的总结返机器加电后，首先由reset信号在pc内置入开 机后执行的第一条指令的地址，同时在微指令 寄存器内置入一条“取指”微指令，并将其他一 些有关的状态位或寄存器置于初始状态。当电 压达到稳定值后，自动启动机器工作，产生节 拍电位tl，t2和工作脉冲cp。为保证机器正 常工作，必须由电路保证开机工作后第一个机 器周期信号的完整性，在该周期的末尾，产生 开机后第一个工作脉冲cp。然后机器开始执 行程序，不断地取出指令、分析指令、执行指 令。dul程序可

3、以存放在固定存储器中5也可以利用 一小段引导程序（在固存中）将要执行的程序和 数据从外部设备调入主存。微程序是存放在控制存储器中的。当前正在 执行的微指令从控存中取出后放在微指令寄存 器中，由微指令的控制字段中的各位直接控制 信息和数据的传送，并进行相应的处理。当遇 到停机指令或外来停机命令时，应该待当前这 条指令执行完再停机或至少在本机器周期结束 时再停机o_一 一）机器的启动停止.工作节拍和脉冲的关系如图 所示。机器 机器机器微程序设计技术0?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进行微程序设计时注

4、意的三个问题:(1) 微指令字长尽可能短(2) 微程序长度尽可能短(3) 提高微程序的执彳丁速度.!微命令编码方法廈玉直接编码（直接控制）方式一微命令按位给在微指令的操作控制字段中:每一位代表一个微操 作命令，用0和1代表是否发出命令。icorw下地址操作控制w=0不读1读控制信号某位为“1”表示该控制信号有效co=0不写1写0进位初值为01进位初值为1这种方法直观、不必译码、控制电路简单、速度快;信息的表示效率低；令中通常只有个别位采用直接控制法。ill!m 字段直接编码方式.-43编码表示法是把一组相斥性的微命令信号组成一 个小组（即一个字段），然后通过小组（字段）译码器对 每一个微命令信

5、号进行译码，译码输出作为操作控制 信号，其微指令结构如下图所示。微命令微命令 微命令译码器微指令寄存器操作控制字段顺序控制字段例.对加法器输入端进行控制。微指令中设置ai字段，控制加法器的o微命令微命令 微命令微指令寄存器000 001010011100不发命令 ra ca db fb加法器顺序控制字段br、c r、cd、 e d、 f微命令分组原则： 同类操作中互斥的 微命令放同产字段。不能同时出现加法器a输入端的控制命令放ai 字段，b输入端的控制命令放bi 字段。al biai: 000不发命令001 ra 010 ca011 dabl： 00000101001110011100 ea2

6、月段直接備码方式字段长度2位3位4位互斥微命令数 一般每个字段要留23出一个代码，表示本段不发出任何微命令，通常代码全0 815表示不发微命令。优点：可以用较小的二进制信息位表示较多的微 命令信号，_条微指令能同时提供多个微命令。缺点：由于增加译码电路，使微程序的执行速度 稍稍减慢。爲子段间接编码法j字段间接编码法是在字段直接编码法的基础上，用 来进一步缩短微指令字长的方法。间接编码的含义 是，一个字段的某些编码不能独立地定义某些微命 令，而需要与其他字段的编码来联合定义，因此又称 为隐式编码或多重定义编码方法。控制信号控制信号t 1. t译码i字段1 i译码人字i操作控制f fff ift

7、t. t译码1字段1 *1下地址 i3-字段间接编译法1）设置解释位或解释字段 例.1 a为某类命令0 a为常数cr、解释位2）分类编译按功能类型将微指令分类，分别安排各类微 指令格式和字段编码，并设置区分标志。微地址的形成方法a微程序流的控制是指当前微指令执行完毕 后，怎样控制产生后继微指令的微地址。a产生后继微指令的微地址的方法有增量方 法.增量与下址字段结合方式.多路转移方 式.微中断方式。1 微程序入口地址的形成 功能转移指令操作码 微程序入口(d 一级功能转移各操作码的位置、位数固定，一次转换成功15入口地址二页号，操作码of （8 位）机器指令1入口地址=ooofh'o页1

8、0 （8 位）机器指令2入口地址=001oh000f0010微地址1微地址2cm微程序1微程序2无条件转微地址1 无条件转微地址2(2)二级功能转移、位数不固定，需-箸类指令操作码的位置 两次转换。r分类转：指令类型标志,区分指令类型 1功能转：指令操作码，区分操作类型2.后续微地址的形成(1)增量方式以顺序执行为主，辅以各种常规转移方式。顺序：现行微地址+1。跳步：现行微地址+2。a无集件转移：现行微指令a+1给出转移微地址oa+2条件转移：现行微指令给 出转移微地址和转移条件。b 转微子程序：现行微指令 c 给出微子程序入口。d返回微主程序：现行微指 令给出寄存器号。！,4r a+1给定部

9、分断定条件指明后续微地址低 位部分的形成方式d （给定）a （条件）给定后续微地址 高位部分例.微指令16路微地址10位，约定：位数可变2位/r 01微地址低4位为操作码，d给定高6位；a= i 10微地址低3位为机器指令源寻址方式i 编码，d给定咼7位； 8路分支ii l&微地址低3位为机器指令目的寻址方式%编码，d给定高7位。8路分支-微指令的编译方法是决定微指令格式的主要 因素。微指令的格式大体分成两类：水平型微指令垂直型微指令1水平型微指令一次能定义并执行多个并行操作微命令的微 指令，叫做水平型微指令。id控制字段判别测试字段下地址字段其一般格式如下：优点：微程序短，执行速度快

10、。 缺点：微指令长，编写微程序较麻烦。2.垂直型微指令微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法 由微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令。 其结构类似于机器指令的结构。它有操作码，在一条（ 微指令中只有1_2个微操作命令，每条微指令的功能| 简单，因此，实现一条机器指令的微程序要比水平型/ 微指令编写的微程序长得多。它是采用较长的微程序 结构去换取较短的微指令结构。优点：微指令短、简单、规整，便于编写微程序缺点錘微程序长，执行速度慢；工作效笔彳氐。v徽犒令希式3 混合型微指令as在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行 操作。特点：微指令不长，便于编写；彳敖程序不长，执行速度加快。微程序时序安排同步控制，用统一微指令周期控制各条微指令 执行。二级时序：工作脉冲、微指令周期二级时序：微指令周期时钟周期微指令 打入glr结果打控制数入目的据通路地，操作后续微 地址打 入par读取后续 微指令* - /24p徽程序控制器的殺针(1)微程序控制器设