控制器設(shè)計(jì)核心思想

· 高級語言代碼在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行前，需要翻譯成一條條的機(jī)器指令
· 每條指令可能對應(yīng)4個(gè)指令周期；如果有的指令存在二次或多次間址，那么就需要二次或多次間址周期
· 每個(gè)指令周期需要完成多個(gè)微操作
· 微操作由CU發(fā)出對應(yīng)的微命令后得以完成，每個(gè)微操作需要1個(gè)時(shí)鐘周期（1個(gè)節(jié)拍）
· （上圖右側(cè)4條注釋信息）

硬布線控制器

控制器輸入輸出信號組成分析

· 4個(gè)指令周期觸發(fā)器實(shí)際上集成在CU內(nèi)部，此處為了對應(yīng)上文所說的4個(gè)確定微命令的條件，所以在圖上畫出的是“輸入”觸發(fā)器信號
· 節(jié)拍發(fā)生器：每接收到一個(gè)時(shí)鐘發(fā)來的時(shí)鐘信號，就相應(yīng)的使得輸出的某根節(jié)拍線為高電平；本例中采用的是定長機(jī)器周期，也就是每個(gè)機(jī)器周期的節(jié)拍數(shù)量都相等，那么選定某個(gè)節(jié)拍線就能知道現(xiàn)在是機(jī)器周期的哪個(gè)節(jié)拍；假設(shè)每個(gè)機(jī)器周期有m個(gè)節(jié)拍，那么當(dāng)?shù)趍跟節(jié)拍線選通結(jié)束后，再次發(fā)來的時(shí)鐘信號就會重新選通第一根節(jié)拍線，等價(jià)于開始新的機(jī)器周期

CU內(nèi)部組合電路的邏輯表達(dá)式書寫

設(shè)計(jì)步驟

分析各條指令在各個(gè)指令階段內(nèi)的微操作序列

選擇CPU控制方式

· 假設(shè)采用定長機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期共3節(jié)拍

安排微操作時(shí)序

電路設(shè)計(jì)（組合邏輯設(shè)計(jì)）

操作時(shí)間表

寫出微操作命令的最簡表達(dá)式

畫出邏輯電路圖

微程序控制器

基本概念

基本結(jié)構(gòu)

· 1.控制存儲器
· 2.CMAR
· 3.地址移碼
· 4.CMDR
· 5.微地址形成部件
· 6.順序邏輯電路- - -調(diào)整微指令執(zhí)行順序
· CPU取到一條指令后的執(zhí)行過程：
· 將該條指令的操作碼OP送到微地址形成部件，拿到該條指令對應(yīng)的微程序（微指令序列）的首地址；
· 根據(jù)順序邏輯電路確定接下來要執(zhí)行微程序（微指令序列）中的那條微指令的存放地址
· 將微指令地址放入CMAR中，經(jīng)過地址譯碼，選中控制存儲器CM中對應(yīng)的微指令
· 取出CM中的微指令，放進(jìn)CMDR中；微指令的操作控制部分用來讓CPU發(fā)出相應(yīng)的控制信號；微指令的下地址部分送到順序邏輯電路，確定下一條微指令的地址

工作原理

· 考點(diǎn)1：某n個(gè)指令的指令系統(tǒng)，CM控存中最少有n+1個(gè)微程序（有1個(gè)公用的取指微程序）
· 考點(diǎn)2：物理上，取指周期和執(zhí)行周期對應(yīng)的微程序看起來是2個(gè)微程序段，但邏輯上他們是對應(yīng)著一個(gè)指令的（一個(gè)指令的不同指令階段的微程序），所以常說“一條指令對應(yīng)一個(gè)微程序”上文考點(diǎn)1的話說做“某n個(gè)指令的指令系統(tǒng)，CM控存中最少有n個(gè)微程序、n+1個(gè)微程序段”也是正確的

微指令設(shè)計(jì)

微指令格式

· 常考：水平型微指令、垂直型微指令

水平型微指令的 · 操作控制 · 部分字段位數(shù)確定（高頻考點(diǎn)）

· 想要該條微指令同時(shí)完成PC—>MAR和1–>R時(shí)，只需要將這兩條微命令所對應(yīng)的二進(jìn)制控制位置為1，如上圖所示即可


· 考點(diǎn)：直接編碼方式和字段直接編碼方式

如何確定下一條微指令的所在地址（下地址部分字段位數(shù)確定）

· 考點(diǎn)：斷定方式和計(jì)數(shù)器法

微程序控制單元設(shè)計(jì)

分析每個(gè)階段的微操作序列

寫出對應(yīng)機(jī)器指令的微操作命令及節(jié)拍安排

確定微指令格式

編寫微指令碼點(diǎn)

硬布線控制器與微程序控制器的比較

補(bǔ)充：微程序設(shè)計(jì)分類

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【计组】5.4 控制器设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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