微程序控制器由哪部分组成?
微程序控制器是一种控制器,同组合逻辑控制器相比较,具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点,因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器,并已被广泛地应用。在计算机系统中,微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术 。 微程序控制器定义采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的,而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分成几步执行,将每一步操作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中,若干条微指令组成一段微程序,对应一条机器指令。 在设计CPU时,根据指令系统的需要,事先编制好各段微程序 ,且将它们存入一个专用存储器...全部
微程序控制器是一种控制器,同组合逻辑控制器相比较,具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点,因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器,并已被广泛地应用。在计算机系统中,微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术 。
微程序控制器定义采用微程序控制方式的控制器称为微程序控制器。所谓微程序控制方式是指微命令不是由组合逻辑电路产生的,而是由微指令译码产生。一条机器指令往往分成几步执行,将每一步操作所需的若干位命令以代码形式编写在一条微指令中,若干条微指令组成一段微程序,对应一条机器指令。
在设计CPU时,根据指令系统的需要,事先编制好各段微程序 ,且将它们存入一个专用存储器(称为控制存储器)中。微程序控制器由指令寄存器IR、程序计数器PC、程序状态字寄存器PSW、时序系统、控制存储器CM、微指令寄存器以及微地址形成电路、微地址寄存器等部件组成。
执行指令时,从控制存储器中找到相应的微程序段,逐次取出微指令,送入微指令寄存器,译码后产生所需微命令,控制各步操作完成。微程序控制器基本概念微程序控制器微命令和微操作微命令:控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令。
它构成控制信号的最小单元。微操作:执行部件接受微命令后所进行的操作。它是由微命令实现的最基本操作。控制部件与执行部件通过控制线和反馈信息进行联系。微程序控制器微指令和微程序微指令,在机器的一个CPU周期中,一组实现一定操作功能的微命令的组合。
微程序,实现一条机器指令功能的许多条微指令组成的序列。控制部件与执行部件通过控制线和反馈信息进行联系。微程序控制器CPU周期与微指令周期的关系在串行方式的微程序控制器中:微指令周期 = 读出微指令的时间 + 执行该条微指令的时间一个CPU周期为0。
8μs,它包含四个等间隔的节拍脉冲T1—T4,每个脉冲宽度为200ns。用T4作为读取微指令的时间,用T1+T2+T3时间作为执行微指令的时间。例如,在前600ns时间内运算器进行运算,在600ns时间的末尾运算器已经运算完毕,可用T4上升沿将运算结果打入某个寄存器。
与此同时可用T4间隔读取下条微指令,经200ns时间延迟,下条微指令又从只读存储器读出,并用T1上升沿打入到微指令寄存器。如忽略触发器的翻转延迟,那么下条微指令的微命令信号就从T1上升沿起就开始有效,直到下一条微指令读出后打入微指令寄存器为止。
因此一条微指令的保持时间恰好是0。8μs,也就是一个CPU周期的时间。微程序控制器组成微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。微程序控制器控制存储器控制存储器用来存放实现全部指令系统的微程序,它是一种只读存储器。
若指令系统中有多少条机器指令,就有多少微程序。一旦微程序固化,机器运行时则只读不写。其工作过程是:每读出一条微指令,则执行这条微指令;接着又读出下一条微指令,又执行这一条微指令……。读出一条微指令并执 行微指令的时间总和称为一个微指令周期。
通常,在串行方式的微程序控制器中,微指令周期就是只读存储器的工作周期。控制存储器的字长就是微指令字的长度,其存储容量视机器指令系统而定,即取决于微程序的数量。对控制存储器的要求是速度快,读出周期要短。
微程序控制器微指令寄存器微指令寄存器用来存放由控制存储器读出的一条微指令信息。其中微地址寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址,而微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段的信息。
微程序控制器地址转移逻辑在一般情况下,微指令由控制存储器读出后直接给出下一条微指令的地址,通常我们简称微地址,这个微地址信息就存放在微地址寄存器中。如果微程序不出现分支,那么下一条微指令的地址就直接由微地址寄存器给出。
当微程序出现分支时,意味着微程序出现条件转移。在这种情况下,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,并按改好的内容去读下一条微指令。地址转移逻辑就承担自动完成修改微地址的任务。
微程序控制器控制原理微程序控制的基本思想,就是仿照通常的解题程序的方法,把操作控制信号编成所谓的“微指令”,存放到一个只读存储器里.当机器运行时,一条又一条地读出这些微指令,从而产生全机所需要的各种操作控制信号,使相应部件执行所规定的操作 。
微程序控制的基本原理是:(1)将机器指令分解为基本的微命令序列,在制造CPU时固化在控制存储器CM中,执行一条机器指令时,CPU依次从CM中取出微指令产生微命令。(2)一条微指令包含的微命令控制实现一步(一个节拍)操作,若干条微指令组成一小段微程序解释执行一条机器指令。
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