微程序控制器基本概念.ppt

AcegeneITCo Ltd 1 微程序控制器 AcegeneITCo Ltd 2 内容提要 一 微程序控制的基本概念二 微程序控制器原理及工作流程三 微指令及编码四 微程序设计 AcegeneITCo Ltd 3 CPU AcegeneITCo Ltd 4 微程序控制的基本概念 微程序控制的概念 英国剑桥大学的M V Wilkes教授于1951年提出的实质是将程序设计技术和存储技术想结合 用程序设计的思想方法来组织操作控制逻辑 AcegeneITCo Ltd 5 控制器的功能 计算机的功能执行程序程序是依次排列起来的指令代码控制器的功能在于 正确地分步完成每一条指令规定的功能正确且自动地连续执行指令再进一步说 就是向计算机各功能部件提供协调运行每一个步骤所需要的控制信号 AcegeneITCo Ltd 6 微程序控制的基本原理 1 基本思想用微指令字来代替组合逻辑控制器中的微操作控制信号的产生 例 用 1 表示进行相应的微操作 0 表示不进行操作 则图中的微指令字所对应的微操作集合为 PC 4 读指令 假设其他各位都是0 AcegeneITCo Ltd 7 微程序控制的基本原理 把在一条指令的执行过程中各节拍要进行的微操作集合都用一个微指令字来表示 然后把他们按节拍的先后顺序存放到一个特殊的存储器中 称为控制存储器CM 执行该指令时 按顺序依次读出微指令字 AcegeneITCo Ltd 8 微程序控制的基本原理 2 几个基本概念微命令和微操作微命令 控制部件向执行部件发出的各种控制命令 构成控制信号序列的最小单位 例如 打开或关闭某个控制门 多路器选择哪个输入等 微操作 指执行部件接受微命令后所进行的最基本的 不可再细分的操作 分为两种 相容的微操作 可以同时进行的微操作 互斥的微操作 不能同时进行的微操作 微命令和微操作是一一对应的 微命令是微操作的控制信号 微操作是微命令的操作过程 AcegeneITCo Ltd 9 微程序控制的基本原理 控制字在每个节拍中 安排许多微操作控制信号 如果每个微操作信号用一个独立的二进制信息码表示 则这些二进制的总和就组成了一个字 这个表征微操作控制要求的字称为 控制字微地址一条指令的控制序列存放在控存中 为了读取这些控制字 给每个存放控制字的单元赋予 地址 称为 微地址 AcegeneITCo Ltd 10 微程序控制的基本原理 微指令和微程序微指令 用来产生微控制信号的二进制编码字 用于控制完成一组微操作 也就是具有微地址的控制字 微程序 一序列微指令构成的有序集合 每一条机器指令都对应于一段微程序 通过解释执行这段微程序 完成指令所规定的操作 微指令的格式 微操作码 微地址码 AcegeneITCo Ltd 11 微程序控制的基本原理 微程序和程序的不同 微程序是由微指令组成 是由计算机设计者事先编制好存放在控存中的 不提供给用户 对于程序员说是透明的 程序是由机器指令组成 由软件设计者编好放在主存或辅存中 AcegeneITCo Ltd 12 微程序控制的基本原理 微指令周期微指令周期 微程序控制器的工作周期 从控制存储器读取一条微指令到执行完相应的微操作所需时间的最大值 例 一个机器周期处理一条微指令的时间分配 T0 T1 T2 T3 T0 T1 T2 T3 微指令周期 微指令周期