计算机组成原理-硬布线控制器与微程序控制器

文章目录

内容回顾

以访存所需节拍数为参考是因为其节拍数最大

总览

硬布线控制器

(PC)--->MAR这个微指令是在指令周期中用得比较少,一般都是刚开始用到的,对应触发控制信号的电路比较简单

而M(MAR)--->MDR这个微指令在指令周期用得比较多,对应触发控制信号的电路比较复杂

LDA把主存中的某个内容读到ACC

指令线就是译码器到CU的输入,某个指令对应某根线

硬布线控制器的设计

分析每个阶段的微操作序列

找到微操作在哪些情况会使用到

安排微操作时序的原则

安排微操作时序-取指周期

第四步和第五步可以算一个节拍内完成,因为占用时间较短,不像访存操作一样占用时间较长。但还是有先后顺序的

安排微操作时序-间址周期

安排微操作时序-执行周期

当实际所需节拍数少时(没满机器周期内对应的节拍数),将微操作放到机器周期的末尾节拍执行

组合逻辑设计

访存指令可能需要间址,也有可能不需要

根据指令的间址特征位来决定下一个机器周期是什么

根据间址周期标志判断是否还需要一个间址周期

就是把各个节拍所用到的所有微操作都列在一起

最后将微操作对应的所有位置组合

得到微命令对应的逻辑表达式


小结

CPU控制方式:机器周期定长,每个周期多少个节拍

微操作时序:哪些在T0,哪些在T1等

列出操作时间表:将T0 T1等各个节拍对应的微操作列出来

当扩充指令时,该指令对应的各个微操作所对应的电路都要修改

硬布线控制器:纯硬件实现

微程序控制器

微程序控制器的设计思路

此时一个微指令对应一系列微操作,而之前的硬布线控制器器是一个节拍对应一系列微操作

微程序控制器的基本结构

CPU取到一条指令后,将指令的操作码送到微地址形成部件。微地址形成部件产生初始微地址,然后将初始微地址对应的微指令读到CMDR,微指令的操作控制部分发出多个控制信号(一个微指令对应多个微命令,一个微命令对应一根输出线)。下地址再传给顺序逻辑,顺序逻辑再根据标志位来决定下一条微指令的地址

微程序控制器的工作原理

先通过执行取值周期的微程序取到指令到IR中(通过上一个执行周期微程序的最后一条指令的下地址取到下一条指令)

顺序逻辑根据IR的地址码的寻址特征位判断是否要跳过间址周期

然后IR中的操作码通过微地址形成部件得到初始微地址

小结

微命令等于微操作,一个微指令对应多个微操作,一个微程序对应多个微指令,一个微程序对应一个机器指令

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