微程序设计课件

第16讲微程序设计技术第16讲微程序设计技术进行微程序设计时注意的三个问题：（1）微指令字长尽可能短（2）微程序长度尽可能短（3）提高微程序的执行速度微命令编码方法微地址的形成方法微指令格式微程序设计微程序设计技术进行微程序设计时注意的三个问题：微程序设计技术1.直接编码（直接控制）方式—微命令按位给出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。下地址……控制信号操作控制

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；

微指令中通常只有个别位采用直接控制法。微命令编码方法C0=0进位初值为01进位初值为1R=0不读1读0不写1写W=C0RW1.直接编码（直接控制）方式—微命令按位给出在2.字段直接编译方式例.对加法器输入端进行控制。微命令由字段编码直接给出。000不发命令微指令中设置AI字段，控制加法器的输入选择。

加法器

A

BR、CD、ER、CD、F010CA100FB…001RA010CA011DB011DB？微命令分组原则：同类操作中互斥的微命令放同一字段。不能同时出现CD译码器译码器译码器微指令寄存器微命令微命令微命令操作控制字段顺序控制字段……………………AI2.字段直接编译方式例.对加法器输入端进行控制。微命令由字段操作唯一；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。

加法器

A

BR、CD、ER、CD、F000不发命令010CA100EA001RA011DACDAIBI33010CA000不发命令010CB100FB001RB011DB011DBAI：BI：一条微指令能同时提供若干微命令，便于组织各种操作。编码较简单；操作唯一；加法器A输入端的控制命令放加法器3、字段间接编码法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。…字段1…字段2译码译码译码…操作控制控制信号…字段n下地址……控制信号3、字段间接编码法…字段1…字段2译码译码译码…操作控制3.字段间接编译法例.C=

C

A

1)设置解释位或解释字段解释位1

A为某类命令0

A为常数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。3.字段间接编译法例.C=CA1)指令操作码

1.微程序入口地址的形成微程序入口功能转移（1）一级功能转移各操作码的位置、位数固定，一次转换成功入口地址=页号，操作码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。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。微地址的形成方法指令操作码1.微程序入口地址的形成微程序入口例.机器指令10F(8位)

入口地址=000FHCM机器指令2

10(8位)

入口地址=0010H000F0010无条件转微地址1微地址1微程序1无条件转微地址2微地址2微程序2功能转移功能转移0页例.机器指令10F(8位)入口地址=000FHCM（2）二级功能转移各类指令操作码的位置、位数不固定，分类转：需两次转换。指令类型标志区分指令类型功能转：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。（2）二级功能转移各类指令操作码的位置、位数不固定，顺序：现行微地址+1。跳步：现行微地址+2。无条件转移：现行微指令给出转移微地址。CMAA+1A+2BB条件转移：现行微指令给出转移微地址和转移条件。B转移条件CC(条件满足)(条件不满足)转微子程序：现行微指令给出微子程序入口。转移条件CDD微子程序返回微主程序：现行微指令给出寄存器号。

A+1RR顺序：现行微地址+1。跳步：现行微地址+2。无条件转移：现行微指令给定后续微地址高位部分（2）断定方式由直接给定和测试断定相结合形成微地址。给定部分断定条件指明后续微地址低位部分的形成方式例.微指令D（给定）A（条件）2位位数可变微地址10位，约定：A=0110微地址低4位为操作码，D给定高位；微地址低3位为机器指令目的寻址方式微地址低3位为机器指令源寻址方式6711编码，D给定高位；编码，D给定高位。716路分支8路分支8路分支微指令给定后续微地址（2）断定方式由直接给定和测试断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微指令格式微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。微指令格式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。其一般格式如下：控制字段判别测试字段下地址字段微指令格式优点：微程序短，执行速度快。缺点：微指令长，编写微程序较麻烦。1.水平型微指令控制字段判别测试字段下地址字段微指令格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：微程序长，执行速度慢；工作效率低。微指令格式2.垂直型微指令微指令格式微指令格式3.混合型微指令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；微程序不长，执行速度加快。微指令格式3.混合型微指令全部微指令存在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全部微指令存在CM中，程序执行过程中只需读出关键微指微程序控制器的设计（1）微程序控制器设计的关键问题①从横向解决微指令的安排问题即微指令的编码设计②从纵向解决微指令的先后连接问题即微程序的编制微程序控制器的设计（1）微程序控制器设计的关键问题（2）微程序控制器设计的步骤①拟定各机器指令的操作流程图，写出对应的微操作序列；②根据全机的微操作序列选用微指令的编码设计方案；③根据各条机器指令的功能编制出相应的微程序；④把编制好的微程序写入只读存储器。（2）微程序控制器设计的步骤（3）微程序控制器的设计过程第一步：列出各条机器指令的微操作序列第二步：进行微指令的编码设计；第三步：编制微程序；第四步：将微程序装入控制存储器。（3）微程序控制器的设计过程第一步：列出各条机器指令的微操作组合逻辑控制器与微程序控制器的比较（1）微程序控制器采用软件进行控制，组合逻辑控制器采用硬件进行控制；（2）微程序控制器