第五章 中央处理器.pptVIP

二、微指令的格式及编码要求： 2.微指令的编码要求与编码方法： 编码要求：以最小的控制ROM容量存放微程序，以最快的速度保证微程序的正确执行； *1. 有利于缩短微指令的长度（容量性）； *2. 有利于减少CM的单元数（容量性）； *3. 能同时完成的微操作尽量安排在同一微指令中，以利于加快执行速度（速度性）； *4. 有利于微指令的修改和扩充，增加微程序的灵活性（通用性）。 二、微指令的格式及编码要求： 2.微指令的编码要求与编码方法： 编码方法： *1. 直接表示法（非编码方法）：指令的编码为水平型微指令格式，采用1位微命令激励一条控制线（1有效，0无效），计算机需要多少种操作，控制部分就设计多少长，直接将微命令集合存放于CM，该方法简单明了，但字太长，特点是速度快，属并行方式； 二、微指令的格式及编码要求： 2.微指令的编码要求与编码方法： 编码方法： *2. 字段编码法：将控制部分段，各段内采用直接编码方法，其目的为了缩短微指令的速度，便于存储。 编码原则： 将互斥的微命令分在一组，相关的则分在不同组，然后分组编码后存储； 执行时需分组译码，形成真正的控制信号，但需留出一个全零状态表示不发任何操作。 二、微指令的格式及编码要求： 3.控制存储器容量的计算： 例题1：假设某CPU的指令系统有250条指令，每条指令由8个CPU周期组成，其中取指微指令是所有指令共享的。已知每条微指令的微操作的部分为80位，试求控制ROM的容量为多少？（单元数×字长） 解：单元数=指令数×（机器周期数-1）+1=250*（8-1）+1=1751 字长=控制部分+下址部分=80+11=91 例题2：假设某CPU的指令系统有100条指令，每条指令的微程序由5条微指令组成，其中取指微指令是所有指令共享的。系统共有1000种不同的微操作，并可分成互斥的10组，试求控制ROM的容量为多少？（单元数×字长） 解：单元数=指令数×（机器周期数-1）+1=100*（5-1）+1=401 字长=控制部分+下址部分=10*7+9=79 三、微程序控制的组成与微程序的执行过程 1. 微程序控制器的结构和组成： CM（控制ROM）、μIU（微指令部件）、μAU和μAR、 μAD （微地址部件）。 * 1. 操作控制存储器CM（控制ROM）： 存储整个指令系统所有指令对应的微程序，共用取指微指令，每个微程序的入口地址由相应指令的译码信号决定； * 2. μIU微指令部件： 微指令寄存器μIR和微指令分段译码器μID； 其中μIR的 控制部分分成若干段，分别由各段译码器译码后输出微命令，其中一部分用于CPU内部控制，另一部分通过CB总线输出用于系统控制，微地址部分（下址）送微地址形成部件，形成下址； 三、微程序控制的组成与微程序的执行过程 *3. 微地址部件 ( μAU和μAR、 μAD ) ： 提供微地址和微程序入口地址。下址的形成： · RESET后指向取指微指令； · 取入指令后由指令译码器提供相应微程序的入口地址； · 在微程序中由微指令的下址部分提供微程序内的微指令地址； · 在微程序中的最后一条微指令的下址指向取指微指令。 三、微程序控制的组成与微程序的执行过程 2.微程序的执行过程： 从1号微地址开始，取出取指微指令执行，完成取指操作，PC→AR→内存→DR→IR； ID对IR中的OP码译码后形成取入指令对应的微程序入口地址； 逐条取出该段微程序执行，最后一条微指令的下址指向控存的1号微地址； 重新开始取指过程，取出下一条指令后再执行对应的微程序。 共享取指控制 IN指令形地控制 03H IN指令取数控制 04H IN指令执行控制 01H ADD指令形地控制 06H ADD指令取数控制 07H ADD指令执行控制 01H STA指令形地控制 09H STA指令取数控制 0AH STA指令执行控制 01H OUT指令形地控制 0CH OUT指令取数控制 0DH OUT指令执行控制 01H JMP指令形地控制 0FH JMP指令取数控制 10H JMP指令执行控制 01H 01H 指令1→ 02H 03H 04H 指令2→ 05H 06H 07H 指令3→ 08H 09H 0AH 指令4→ 0BH 0CH 0DH 指令5→ 0EH 0FH 10H 段1 … 段n 下址 译1 … 译n μ A D μ A U μ A R ID μID μIR 下址 状态标志 RESET μIU IU IR CB→(CK1 … CKn) DB 微地址部件 控存 CM 5.5 流水线技术 一、指令执行方