《计算机组成原理》课程电子教案（PPT课件讲稿）第三章 CPU子系统（3.4）微程序控制器原理

第四节微程序控制器原理 34.1微程序控制的基本思想 1.若干微命令编制成一条微指令,控制实现 步操作; 2.若干微指令组成一段微程序,解释执行 条机器指令; 3.微程序事先存放在控制存储器中,执行机 器指令时再取出

第四节 微程序控制器原理 3.4.1 微程序控制的基本思想 1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现 一步操作； 2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一 条机器指令； 3. 微程序事先存放在控制存储器中，执行机 器指令时再取出。 1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现 一步操作； 2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一 条机器指令；

342组成原理 微命令序列 译码器 IR 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段uR PC 微地址寄存器 控制存储器 LAR 1.主要部件 (1)控制存储器cM 功能:存放微程序。 CM属于CPU,不属于主存储器

3.4.2 组成原理 1.主要部件 （1）控制存储器CM 功能： 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 µIR 存放微程序。 CM属于CPU，不属于主存储器

微命令序列 IR 译码器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段R Pc_微地址寄存器 控制存储器CM LAR (2)微指令寄存器μR 功能:存放现行微指令。 微命令字段:提供一步操作所需的微命令。 微地址字段明后续微地址的形成方式 (顺序控制字段) 提供微地址的给定部分

（2）微指令寄存器 µIR 功能： 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 µIR 存放现行微指令。 微命令字段：提供一步操作所需的微命令。 微地址字段：指明后续微地址的形成方式。 提供微地址的给定部分。 (微操作控制字段) (顺序控制字段)

微命令序列 IR 译码器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段R Pc_微地址寄存器 控制存储器CM LAR (3)微地址形成电路 功能:提供两类微地址。 微程序入口地址:由机器指令操作码形成。 后续微地址:由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成

（3）微地址形成电路 功能： 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 µIR 提供两类微地址。 微程序入口地址：由机器指令操作码形成。 后续微地址：由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成

微命令序列 IR 译码器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段R Pc_微地址寄存器 控制存储器CM LAR 2.工作过程 (1)取机器指令 M取指微指令 R 微命令字段译码 器 微命令 主存 R 机器指令

2.工作过程 （1）取机器指令 CM 取指微指令 µIR 微命令字段 译码器微命令 主存 机器指令 IR 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 µIR 取指微指令 控制存储器 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 控制存储器

微命令序列 IR 译码器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段R Pc_微地址寄存器 控制存储器CM LAR (2)转微程序入口 操作码微地址形入口AR一CMR 首条微指令 成电路 (3)执行首条微指令 AA微命令字译码器、微命令 操作部件

（2）转微程序入口 IR 操作码 微地址形 成电路 入口 µAR 微命令字段 CM 首条微指令 （3）执行首条微指令 µIR µIR 译码器 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 微命令字段 微地址字段 µIR 取指微指令 控制存储器 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 IR 控制存储器 微命令字段 微地址字段 译码器 微命令序列 微地址 形成电路 IR 微地址寄存器 控制存储器 微命令字段 微地址字段 微命令 操作部件

微命令序列 IR 译码器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段μIR PC微地址寄存器 控制存储器 LAR (4)取后续微指令 微地址字段 现行微地址 微地址形后续微地址 LAR 运行状态 成电路 后续微指令 μ|R CM

（4）取后续微指令 微地址字段 现行微地址 运行状态 微地址形 成电路 后续微地址 µAR CM 后续微指令 µIR 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 PSW 微命令字段 微地址字段 µIR 微地址寄存器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段 微地址字段 微地址寄存器 微地址 形成电路

微命令序列 IR 译码器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段微地址字段IR PC微地址寄存器 控制存储器 LAR (5)执行后续微指令 同(3) (6)返回 微程序执行完,返回QM(存放取指微指令的 固定单元)

（5）执行后续微指令 同（3） 微地址 形成电路 IR PSW PC 微地址寄存器 µAR 控制存储器 CM 译码器 微命令序列 PSW 微命令字段 微地址字段 µIR 微地址寄存器 微地址 PSW 形成电路 微命令字段 微地址字段 微地址寄存器 微地址 形成电路 （6）返回 微程序执行完，返回CM (存放取指微指令的 固定单元)

34.3微指令格式和编码方法 1.格式分类 (1)垂直型微指令 条微指令定义并执行一种基本操作。 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。 (2)水平型微指令 条微指令定义并执行几种并行的基本操作。 优点:微程序短,执行速度快。 缺点ε微指令长,编写微程序较麻烦

3.4.3 微指令格式和编码方法 1.格式分类 （1）垂直型微指令 优点： 一条微指令定义并执行几种并行的基本操作。 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。 （2）水平型微指令 一条微指令定义并执行一种基本操作。 优点： 缺点：微指令长，编写微程序较麻烦。 微程序短，执行速度快

(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。 微指令不长,便于编写;微程序不长,执行 速度加快。 例长城203微指令 3333 444 AI BI ZO AOP MOP KK ST 运算器运算器操作访M常数辅助 输入控输出控类型|/0 操作 制 制 控制控制

（3）混合型微指令 微指令不长，便于编写；微程序不长，执行 速度加快。 在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行 操作。 例.长城203微指令 AI BI ZO AOP MOP KK ST 3 3 3 3 4 4 4 运算器 输入控 制 运算器 输出控 制 操作 类型 控制 访M、 I/O 控制 常数 辅助 操作