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  • 无条件循环指令 条件循环指令 例:

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    无条件循环指令

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    条件循环指令

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    例:
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  • 程序程序由一些指令组成 指令: 这里的指令指 MOV AX,BX这样的汇编指令 机器指令: 机器指令指令翻译后的结果,比如上面的指令翻译结果为89D8 微指令: 机器指令是由数个微指令组成,且每一个时钟周期对应一...

    程序:
    程序由一些指令组成

    指令:
    这里的指令指 MOV AX,BX这样的汇编指令

    机器指令:
    机器指令是指令翻译后的结果,比如上面的指令翻译结果为89D8

    微指令:
    机器指令是由数个微指令组成,且每一个时钟周期对应一个微指令,比如MOV AX,BX,应该由这些微指令组成:
    取值周期:
    时钟周期①:(PC)->MAR (控制信号PCout = 1,MARin = 1)
    时钟周期②:M->MDR (控制信号MEMR = 1,MDRinE = 1)
    时钟周期③:(PC)+1->PC (控制信号 +1(具体看逻辑设计是否直接提供自加操作,若无,就用ALU自加)
    时钟周期④:MDR->IR(控制信号 MDRout = 1,IRin = 1)
    时钟周期⑤:IR译码 (控制信号 根据译码寄存器提供的控制字)

    因为该程序无简址操作,所以微程序中无间址周期
    若指令为MOV AX,[DI]这样的指令则应有间址周期

    执行周期:
    时钟周期①:(BX)->BUS->AX (控制信号Bout =1 Ain = 1)
    执行结束

    微命令
    根据微指令的设计方式(水平或垂直),一个微指令应该有数个(水平)或者一个(垂直)微命令

    水平微指令有 控制字段,判断测试字段(P字段),后续地址字段
    设计算机只有这些,包括PCout PCin MARout MARin MDRin MDRout MDRinE MDRoutE MEMR MEMW IRin PC+1 IR译码

    那么就应该按照功能的不同分别编码
    这里以水平微指令举例
    比如PC,应该编为 00 无操作,01 PCin ,10 PCout ,11无操作
    那么(PC)->MAR对应的控制字应该为 10(PCout) 01(MARin) 000(MDR无操作) 00(MEM无操作) 0(IR无操作) 0(PC+1无操作) 0(IR译码无操作)
    即 100100000000
    注:这里的编码不包括 后去的判断测试字段与后续地址字段

    其中10(PCout)即一个微命令

    微操作
    微操作即一个微命令对应的具体操作,将微命令交予执行部件后,由执行部件具体执行
    例如10(PCout)交予了PC寄存器,那么PC寄存器会根据控制字向总线上输出PC内的值

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  • 程序控制器之微指令

    千次阅读 2017-12-11 10:03:10
    指令

    参考资料:《计算机组成原理》(第五版)  白中英等著


    微指令的格式大体上分为:水平型微指令、垂直型微指令


    A、水平型微指令:一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令。是比较常见的。

    指令格式一般为:

    操作控制(字段):也可以称为控制场,这部分字段反映的是该指令中所集成的微命令。

    顺序控制(字段):也可以称下地址场,这部分的作用是寻找到下一条微指令的地址。P字段的作用在其他的文章中会有所解释。



    B、垂直型微指令:微指令中设置“微操作码”字段,采用微操作码编译法,由微操作码规定微指令的功能称为垂直型微指令。

    类似于机器指令格式,有操作码,一条微指令中只有1~2个微操作命令。所以长度比同等条件下水平型微指令短。



    两者的比较:

    ①水平型并行操作能力强,效率高,灵活性强;垂直型较弱。

    ②水平型执行一条指令所用时间短;垂直型较长,因为垂直型需要译码操作而水平型无需译码操作。

    ③由水平型微指令解释指令的微程序,微指令字较长而微程序短;垂直型与其相反。

    ④水平型一般难以掌握,垂直型相对容易理解掌握。

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  • 一条微指令能定义多个可并行的微命令。 1.1.1基本格式 优点:微程序短,执行速度快; 缺点:微指令长,编写微程序较麻烦。 1.2垂直型微指令 一条微指令只能定义一个微命令,由微操作码字段规定具体功能 1.2.1基本...

    1.微指令的格式

    相容性微命令:可以并行完成的微命令。
    互斥性微命令:不允许并行完成的微命令。

    1.1水平型微指令

    一条微指令能定义多个可并行的微命令。

    1.1.1基本格式

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    优点:微程序短,执行速度快;
    缺点:微指令长,编写微程序较麻烦。

    1.2垂直型微指令

    一条微指令只能定义一个微命令,由微操作码字段规定具体功能

    1.2.1基本格式

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    优点:微指令短、简单、规整,便于编写微程序;
    缺点:微程序长,执行速度慢,工作效率低。

    1.3混合型微指令

    在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行操作。

    优点:微指令较短,仍便于编写;微程序也不长,执行速度加快。

    2.微指令的编码方式

    2.1水平型微指令

    2.1.1直接编码(直接控制)方式

    在微指令的操作控制字段中,每一位代表一个微操作命令
    某位为“1”表示该控制信号有效
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    比如我们想进行取址操作,将(PC)→MAR和1→R的操作控制置为1就行
    优点:简单、直观,执行速度快,操作并行性好。
    缺点:微指令字长过长,n个微命令就要求微指令的操作字段有n位,造成控存容量极大。

    2.1.2字段直接编码方式

    将微指令的控制字段分成若干“段”,每段经译码后发出控制信号微命令字段分段的原则:
    ①互斥性微命令分在同一段内,相容性微命令分在不同段内。
    ②每个小段中包含的信息位不能太多,否则将增加译码线路的复杂性和译码时间。
    一般每个小段还要留出一个状态,表示本字段不发出任何微命令。因此,当某字段的长度为3位时,最多只能表示7个互斥的微命令,通常用000表示不操作。
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    优点:可以缩短微指令字长 。
    缺点:要通过译码电路后再发出微命令,因此比直接编码方式慢 。

    2.1.2.1例子

    某计算机的控制器采用微程序控制方式,微指令中的操作控制字段采用字段直接编码法,共有33个微命令,构成5个互斥类,分别包含7、3、12、5和6个微命令,则操作控制字段至少有多少位?

    第1个互斥类有7个微命令,要留出1个状态表示不操作,所以需要表示8种不同的状态,故需要3个二进制位。以此类推,后面4个互斥类各需要表示4、13、6、7种不同的状态,分别对应2、4、3、3个二进制位。故操作控制字段的总位数为3+2+4+3+3 = 15 位

    若采用直接编码方式,则控制字段需要33位。

    2.1.3字段间接编码方式

    一个字段的某些微命令需由另一个字段中的某些微命令来解释,由于不是靠字段直接译码发出的微命令,故称为字段间接编码,又称隐式编码。
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    优点:可进一步缩短微指令字长。
    缺点:削弱了微指令的并行控制能力,故通常作为字段直接编码方式的一种辅助手段。

    3.微指令的地址形成方式

    3.1 微指令的下地址字段指出

    微指令格式中设置一个下地址字段,由微指令的下地址字段直接指出后继微指令的地址,这种方式又称为断定方式。

    3.1.1例题

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    3.2根据机器指令的操作码形成

    当机器指令取至指令寄存器后,微指令的地址由操作码经微地址形成部件形成。

    3.3增量计数器法

    类似 ( CMAR ) + 1→ CMAR

    3.4分支转移

    转移方式:指明判别条件;转移地址:指明转移成功后的去向。
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    3.5通过测试网络

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    即5.4.2中的顺序逻辑

    3.6 由硬件产生微程序入口地址

    第一条微指令地址 由专门硬件产生(用专门的硬件记录取指周期微程序首地址)
    中断周期由硬件产生 中断周期微程序首地址(用专门的硬件记录)

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