第五章_中央處理機

1、第5章 中央處理機2021-10-232目錄目錄5.1 CPU的功能和組成的功能和組成掌握掌握5.2 指令周期指令周期掌握掌握5.3 時序產(chǎn)生器和控制方式時序產(chǎn)生器和控制方式了解了解5.4 微程序控制器微程序控制器掌握掌握5.5 硬連線控制器硬連線控制器了解了解5.6 傳統(tǒng)傳統(tǒng)CPU了解了解5.7 流水流水CPU掌握掌握5.8 RISC CPU了解了解5.9 多媒體多媒體CPU了解了解2021-10-233考研大綱要求考研大綱要求（一）（一）CPU的功能和基本結構的功能和基本結構（二）指令執(zhí)行過程（二）指令執(zhí)行過程（三）數(shù)據(jù)通路的功能和基本結構（三）數(shù)據(jù)通路的功能和基本結構（四）控制器的功能和

2、工作原理（四）控制器的功能和工作原理n硬布線控制器硬布線控制器n微程序控制器微程序控制器n微程序、微指令和微命令微程序、微指令和微命令n微指令的編碼方式；微地址的形成方式微指令的編碼方式；微地址的形成方式（五）（五） 指令流水線指令流水線n指令流水線的基本概念指令流水線的基本概念1.超標量和動態(tài)流水線的基本概念超標量和動態(tài)流水線的基本概念2021-10-2345.1 CPU的組成和功能的組成和功能l5.1.1 CPU的功能的功能l5.1.2 CPU的基本組成的基本組成l5.1.3CPU中的主要寄存器中的主要寄存器l5.1.4 操作控制器與時序產(chǎn)生器操作控制器與時序產(chǎn)生器2021-10-2355

3、.1.1 CPU的功能的功能lCPU（中央處理器）（中央處理器）控制程序按設定方式執(zhí)行；控制程序按設定方式執(zhí)行；lCPU的主要功能：的主要功能：指令控制指令控制u控制程序的執(zhí)行順序；控制程序的執(zhí)行順序；操作控制操作控制u產(chǎn)生和發(fā)送各操作信號；產(chǎn)生和發(fā)送各操作信號；時間控制時間控制u控制指令、或操作的實施時間；控制指令、或操作的實施時間；數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)加工u對數(shù)據(jù)進行算術邏輯運算；對數(shù)據(jù)進行算術邏輯運算；順序?qū)ぶ?、跳躍尋址順序?qū)ぶ贰⑻S尋址對指令操作碼譯碼后產(chǎn)生控制信號對指令操作碼譯碼后產(chǎn)生控制信號維持各類操作的時序關系維持各類操作的時序關系由由ALU完成具體的運算完成具體的運算2021-10-2

4、365.1.2 CPU的基本組成的基本組成l現(xiàn)代的現(xiàn)代的CPU的組成的組成運算器、控制器運算器、控制器l控制器的主要功能控制器的主要功能從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下條指令的存放位置；從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下條指令的存放位置；對指令進行譯碼，產(chǎn)生相應的操作控制信號；對指令進行譯碼，產(chǎn)生相應的操作控制信號；控制控制CPU、內(nèi)存和輸入、內(nèi)存和輸入/輸出設備之間數(shù)據(jù)流動；輸出設備之間數(shù)據(jù)流動；l運算器的主要功能：運算器的主要功能： 執(zhí)行所有的算術運算；執(zhí)行所有的算術運算；執(zhí)行所有的邏輯運算，并進行邏輯測試。執(zhí)行所有的邏輯運算，并進行邏輯測試。馮馮諾依曼諾依曼機的定義機的定義、片內(nèi)、片內(nèi)Cach

5、e；PC、IRALU、通用寄存器組、通用寄存器組、標志寄存器標志寄存器CU、時序電路、時序電路、操作控制器操作控制器2021-10-237CPU模型圖模型圖動畫演示：動畫演示：5-1.swf5-1.swf運算器運算器Cache控制器控制器2021-10-2385.1.3CPU中的主要寄存器（中的主要寄存器（1/3） l數(shù)據(jù)緩沖寄存器（數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR）暫時存放暫時存放CPU與外界傳送的數(shù)據(jù)，可以是指令字或數(shù)據(jù)字。與外界傳送的數(shù)據(jù)，可以是指令字或數(shù)據(jù)字。作用作用 ： u作為作為CPU和內(nèi)存、外部設備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站；和內(nèi)存、外部設備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站；u補償補償CPU和內(nèi)存、外圍設備之

6、間在操作速度上的差別；和內(nèi)存、外圍設備之間在操作速度上的差別；l通用寄存器通用寄存器功能：暫時存放功能：暫時存放ALU運算的數(shù)據(jù)或結果。運算的數(shù)據(jù)或結果。CPU中的通用寄存器可多達中的通用寄存器可多達16個，個，32個，甚至更多。個，甚至更多。2021-10-2395.1.3CPU中的主要寄存器（中的主要寄存器（2/3） l狀態(tài)條件寄存器（狀態(tài)條件寄存器（PSW）保存各種狀態(tài)和條件控制信號；保存各種狀態(tài)和條件控制信號；u進位標志進位標志(C)，溢出標志，溢出標志(V)，零標，零標 志志(Z)，符號標志，符號標志(N)每個信號由一個觸發(fā)器保存，從而拼成一個寄存器。每個信號由一個觸發(fā)器保存，從而拼

7、成一個寄存器。l地址寄存器（地址寄存器（AR） 保存當前保存當前CPU所訪問數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元地址；所訪問數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元地址；主要用于解決主存主要用于解決主存/外設和外設和CPU之間的速度差異，使地址信之間的速度差異，使地址信息可以保持到主存息可以保持到主存/外設的讀寫操作完成為止外設的讀寫操作完成為止 。2021-10-23105.1.3CPU中的主要寄存器（中的主要寄存器（3/3） l程序計數(shù)器（程序計數(shù)器（PC）始終存放下一條指令的地址，對應于指令始終存放下一條指令的地址，對應于指令Cache的訪問；的訪問；其內(nèi)容變化分兩種情況其內(nèi)容變化分兩種情況u順序執(zhí)行：順序執(zhí)行： PC+1PCu轉(zhuǎn)移執(zhí)

8、行轉(zhuǎn)移執(zhí)行： (指令指令OPR)PCl指令寄存器（指令寄存器（IR）保存當前正在執(zhí)行的一條指令。保存當前正在執(zhí)行的一條指令。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。寄存功能寄存功能計數(shù)功能計數(shù)功能2021-10-23115.1.4 操作控制器與時序產(chǎn)生器操作控制器與時序產(chǎn)生器 l數(shù)據(jù)通路數(shù)據(jù)通路寄存器之間傳送信息的通路。寄存器之間傳送信息的通路。l操作控制器操作控制器根據(jù)指令操作碼和時序信號，產(chǎn)生各種操作控制信號；根據(jù)指令操作碼和時序信號，產(chǎn)生各種操作控制信號；建立正確地數(shù)據(jù)通路，從而完成指令的執(zhí)行。建立正確地數(shù)據(jù)通路，從而完成指令的

9、執(zhí)行。l根據(jù)設計方法不同，操作控制器可分為根據(jù)設計方法不同，操作控制器可分為硬布線控制器硬布線控制器：采用時序邏輯技術實現(xiàn)；：采用時序邏輯技術實現(xiàn)；微程序控制器微程序控制器：采用存儲邏輯實現(xiàn)；：采用存儲邏輯實現(xiàn)；前兩種方式的結合前兩種方式的結合；l時序產(chǎn)生器時序產(chǎn)生器對各種操作實施時間的控制。對各種操作實施時間的控制。2021-10-2312數(shù)據(jù)通路的建立數(shù)據(jù)通路的建立增量增量寫入寫入讀出讀出寫入寫入讀出讀出寫入寫入讀出讀出鎖存鎖存鎖存鎖存寫入寫入讀出讀出寫入寫入讀出讀出運算運算類型類型讀出讀出寫入寫入2021-10-23135.2 指令周期指令周期l5.2.1 指令周期的基本概念指令周期的基

10、本概念l5.2.2 MOV R0 , R1指令的指令周期指令的指令周期l5.2.3 LAD R1 , 6指令的指令周期指令的指令周期l5.2.4ADD R1 , R2指令的指令周期指令的指令周期 l5.2.5STO R2 , (R3)指令的指令周期指令的指令周期 l5.2.6 JMP 101指令的指令周期指令的指令周期l5.2.7 用方框圖語言表示指令周期用方框圖語言表示指令周期2021-10-23145.2.1 指令周期的基本概念指令周期的基本概念 lCPU執(zhí)行程序是一個執(zhí)行程序是一個“取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令”的循環(huán)過程。的循環(huán)過程。l指令周期指令周期CPU從內(nèi)存中從內(nèi)存中取出取出一條

11、指令，并一條指令，并執(zhí)行執(zhí)行的時間總和；的時間總和；lCPU周期周期又稱機器周期，一般為從內(nèi)存讀取一條指令字的最短時間；又稱機器周期，一般為從內(nèi)存讀取一條指令字的最短時間；一個一個CPU周期可以完成周期可以完成CPU的一個基本操作。的一個基本操作。 l時鐘周期時鐘周期也叫節(jié)拍脈沖或也叫節(jié)拍脈沖或T周期，是計算機處理操作的基本時間單位。周期，是計算機處理操作的基本時間單位。動畫演示：動畫演示：5-2.swf5-2.swf2021-10-2315關于指令周期關于指令周期l一個完整的指令周期由一個完整的指令周期由若干機器若干機器周期周期：取指周期取指周期間址周期間址周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期中斷周期中斷周

12、期l所有指令的所有指令的第一個機器周期必為第一個機器周期必為取指周期取指周期；l一個基本的一個基本的CPU周期包含周期包含4個時個時鐘周期鐘周期，對于某些，對于某些CPU周期可周期可以包含更多的時鐘周期。以包含更多的時鐘周期。l不同指令的指令周期所包含的時不同指令的指令周期所包含的時鐘周期個數(shù)鐘周期個數(shù)不一定相同不一定相同。求操作數(shù)求操作數(shù)有效地址有效地址本教材上，間址周本教材上，間址周期和執(zhí)行周期統(tǒng)稱期和執(zhí)行周期統(tǒng)稱為執(zhí)行周期！為執(zhí)行周期！2021-10-2316一個簡單的程序一個簡單的程序地址地址 指令指令說明說明100程序執(zhí)行前設置程序執(zhí)行前設置(R0)=00,(R1)=10;(R2)=

13、20,(R3)=30101MOV R0 , R1傳送指令傳送指令MOV執(zhí)行執(zhí)行(R1)R0102LAD R1 , 6取數(shù)指令取數(shù)指令LAD從從6號單元中取數(shù)號單元中取數(shù)100R1103ADD R1 , R2加法指令加法指令ADD執(zhí)行執(zhí)行(R1)+(R2)R2,結果為結果為(R2)=120104STO R2 , (R3)存數(shù)指令存數(shù)指令STO用用(R3)間接尋址間接尋址,(R2)=120寫入寫入30號單元號單元105JMP 101轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)移指令JMP改變程序執(zhí)行順序改變程序執(zhí)行順序,轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到101號單元號單元106AND R1 , R3邏輯與指令邏輯與指令AND執(zhí)行執(zhí)行(R1) (R2) R3

14、地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)570610076610773040（120）2021-10-23175.2.2 MOV R0 , R1指令的指令周期指令的指令周期lMOV是一條是一條RR型指令，它需型指令，它需要兩個要兩個CPU 周期：周期：取指周期取指周期u從存儲器中取出指令；從存儲器中取出指令；u程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC加加1；u譯碼或測試指令操作碼，譯碼或測試指令操作碼，發(fā)出控制信號；發(fā)出控制信號；執(zhí)行周期執(zhí)行周期在控制信號的作用下，在控制信號的作用下，將將R1中的數(shù)據(jù)經(jīng)過中的數(shù)據(jù)經(jīng)過ALU送入送入R0；2021-10-2318MOV R0 , R1指令的執(zhí)行過程演示指令的執(zhí)行過程演示101101MO

15、V R0 , R1MOV R0 , R1102102MOVMOV1010動畫演動畫演示示2021-10-2319MOV R0 , R1指令周期中的控制信號指令周期中的控制信號l取指周期取指周期 lPCABUS指令指令Cache ，譯碼并啟動；，譯碼并啟動；l指令指令Cache IR；lPC PC+1，為取下條指令做好準備；，為取下條指令做好準備；lIR中的操作碼被譯碼或測試，中的操作碼被譯碼或測試，CPU識別出是指令識別出是指令MOV。l執(zhí)行指令階段執(zhí)行指令階段lR1ALU，R1中數(shù)據(jù)通過中數(shù)據(jù)通過ALU傳送；傳送；lALU DBUS DRR0；PCPC讀讀指令指令CacheCache啟動啟動

16、指令指令CacheCache讀讀IRIR寫寫PCPC增量增量R1R1讀讀ALUALU傳送控制傳送控制ALUALU輸出輸出DRDR鎖存鎖存R0R0寫寫2021-10-23205.2.3 LAD R1 , 6指令的指令周期指令的指令周期lLAD指令是指令是RS型指令，型指令，需要訪存獲取操作數(shù)，共需要訪存獲取操作數(shù)，共包含三個包含三個CPU周期：周期：取值周期取值周期間址周期間址周期u從從IR的地址碼字段獲的地址碼字段獲取操作數(shù)地址；（或取操作數(shù)地址；（或者通過計算獲得者通過計算獲得EA）執(zhí)行周期執(zhí)行周期訪存獲取操作數(shù)送入訪存獲取操作數(shù)送入通用寄存器通用寄存器R1；2021-10-2321LAD

17、R1 , 6指令的執(zhí)行過程演示指令的執(zhí)行過程演示102102LAD R1,6LAD R1,6103103LADLAD6 6100100動畫演動畫演示示2021-10-2322LAD R1 , 6指令周期中的控制信號指令周期中的控制信號lLAD取指周期取指周期CPU動作與取動作與取MOV指令的取值周期中一樣。指令的取值周期中一樣。lLAD指令的執(zhí)行周期指令的執(zhí)行周期IR DBUS AR；u該過程為尋址周期；該過程為尋址周期； ARABUS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Cache ，譯碼并啟動；，譯碼并啟動；數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Cache DBUS DRR1；IRIR讀讀ARAR鎖存鎖存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CacheCache啟動啟動數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

18、CacheCache讀讀DRDR鎖存鎖存R1R1寫寫2021-10-23235.2.4ADD R1 , R2指令的指令周期指令的指令周期 lADD指令的指令周期由兩個指令的指令周期由兩個CPU周期組成周期組成 。取指周期（略）取指周期（略）執(zhí)行周期執(zhí)行周期u從寄存器從寄存器R1、R2中取出數(shù)據(jù)，作為源操作數(shù)；中取出數(shù)據(jù)，作為源操作數(shù)；u將兩數(shù)據(jù)送往將兩數(shù)據(jù)送往ALU，并使，并使ALU進行加運算；進行加運算；u結果保存到結果保存到R1中。中。2021-10-2324ADD R1 , R2指令的執(zhí)行過程演示指令的執(zhí)行過程演示103103ADD R1,R2ADD R1,R2104104ADDADD1

19、001002020120120動畫演動畫演示示2021-10-2325ADD R1 , R2指令周期中的控制信號指令周期中的控制信號l取指周期（略）取指周期（略）CPU動作與取動作與取MOV指令的取值周期中一樣。指令的取值周期中一樣。l執(zhí)行周期執(zhí)行周期R1、R2ALU；ALU做加運算，將兩數(shù)相加；做加運算，將兩數(shù)相加；ALUDBUSDRR1，保存結果；，保存結果；R1R1讀讀R2R2讀讀ALUALU加加ALUALU輸出輸出DRDR鎖存鎖存R1R1寫寫2021-10-23265.2.5STO R2 , (R3)指令的指令周期指令的指令周期 lSTO指令是指令是RS型指令，需要型指令，需要3個個C

20、PU周期。周期。取指周期（略）取指周期（略）間址周期間址周期u根據(jù)根據(jù)R3中的地址尋址所要訪問的存儲單元；中的地址尋址所要訪問的存儲單元；執(zhí)行周期執(zhí)行周期u將寄存器將寄存器R2中的數(shù)據(jù)送入指定的存儲單元；中的數(shù)據(jù)送入指定的存儲單元；2021-10-2327STO R2 , (R3)指令的執(zhí)行過程演示指令的執(zhí)行過程演示104104STO R2,(STO R2,(R3) )105105STOSTO動畫演動畫演示示 30 120 2021-10-2328STO R2 , (R3)指令周期中的控制信號指令周期中的控制信號l取指周期（略）取指周期（略）l執(zhí)行周期執(zhí)行周期R3DBUSAR，發(fā)出地址啟動數(shù)據(jù)

21、，發(fā)出地址啟動數(shù)據(jù)Cache；u該過程為間址周期；該過程為間址周期；R2DBUS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)Cache；R3R3讀讀ARAR鎖存鎖存R2R2讀讀數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CacheCache寫寫2021-10-23295.2.6 JMP 101指令的指令周期指令的指令周期lJMP指令是一條無條件轉(zhuǎn)移指令，用來改變程序的指令是一條無條件轉(zhuǎn)移指令，用來改變程序的執(zhí)行順序；執(zhí)行順序；lJMP指令的執(zhí)行需要兩個指令的執(zhí)行需要兩個CPU周期：周期：l取指周期（略）取指周期（略）l執(zhí)行周期執(zhí)行周期u使用使用JMP指令中的直接地址為指令中的直接地址為PC賦值；賦值；2021-10-2330JMP 101指令的執(zhí)行過程演示指令的執(zhí)

22、行過程演示105105JMP 101JMP 101106106JMPJMP動畫演動畫演示示1011012021-10-2331JMP 101指令指令周期中的控制信號周期中的控制信號l取指周期（略）取指周期（略）l執(zhí)行周期執(zhí)行周期IRDBUSPC；IRIR讀讀PCPC寫寫2021-10-23325.2.7用方框圖語言表示指令周期用方框圖語言表示指令周期l方框方框代表一個代表一個CPU周期；周期；方框中的內(nèi)容表示數(shù)據(jù)通路的操作或某種控制操作。方框中的內(nèi)容表示數(shù)據(jù)通路的操作或某種控制操作。 l菱形菱形通常用來表示某種判別或測試；通常用來表示某種判別或測試；時間上依附于之前一個方框的時間上依附于之前一

23、個方框的CPU周期，而不單獨占用一周期，而不單獨占用一個個CPU周期；周期；l（公操作符號）（公操作符號）表示一條指令已經(jīng)執(zhí)行完畢，轉(zhuǎn)入公操作。表示一條指令已經(jīng)執(zhí)行完畢，轉(zhuǎn)入公操作。所謂公操作所謂公操作就是一條指令執(zhí)行完畢后，就是一條指令執(zhí)行完畢后，CPU所開始的一些所開始的一些操作，比如對外圍設備請求的處理等。操作，比如對外圍設備請求的處理等。動畫演示動畫演示 5.14.swf2021-10-2333P139 圖圖5.14方框圖語言表示的指令周期方框圖語言表示的指令周期 MOV R0 , R1 LAD R1 , 6 ADD R1 , R2 STO R2 , (R3) JMP 101 2021

24、-10-2334課本課本P139 【例【例1】l圖圖5.15所示為雙總線結構機器的數(shù)據(jù)通路，各構成部件如圖，所示為雙總線結構機器的數(shù)據(jù)通路，各構成部件如圖，線上標注有小圈表示有控制信號，未標字符的線為直通線。線上標注有小圈表示有控制信號，未標字符的線為直通線。 “ADD R2，R0”指令完成指令完成(R0)+(R2)R0的功能操作，畫的功能操作，畫出其指令周期流程圖，并列出相應的微操作控制信號序列。出其指令周期流程圖，并列出相應的微操作控制信號序列。 “SUB R1，R3”指令完成指令完成(R3)-(R1)R3的操作，畫出其的操作，畫出其指令期流程圖，并列出相應的微操作控制信號序列。指令期流程

25、圖，并列出相應的微操作控制信號序列。2021-10-2335l指令周期應包括指令周期應包括取指取指周期周期和和執(zhí)行周期執(zhí)行周期；l執(zhí)行周期中應首先將執(zhí)行周期中應首先將R0、R2兩寄存器的兩寄存器的內(nèi)容送入內(nèi)容送入ALU的操作的操作數(shù)緩沖器中，再執(zhí)行數(shù)緩沖器中，再執(zhí)行加法運算；加法運算；(1) “ADD R2，R0” (R0)+(R2)R0(PC)AR(M)DR(DR)IR譯碼譯碼(R2)Y(R0)X(R0)+(R2)R0取指周期取指周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期PC0GARiR/W=1DR0GIRiR20GYiR00GXi+GR0i2021-10-2336指令指令ADD R2，R0的執(zhí)行過程的執(zhí)行過程指

26、令指令地址地址指令指令R2R0和和2021-10-2337l指令周期應包括指令周期應包括取指周取指周期期和和執(zhí)行周期執(zhí)行周期；l取指周期與取指周期與ADD指令指令完全相同；完全相同；l執(zhí)行周期與執(zhí)行周期與ADD指令指令不同之處在于不同之處在于ALU的的控制信號為控制信號為“”(2) “SUB R1，R3” (R3) (R1)R3(PC)AR(M)DR(DR)IR譯碼譯碼(R3)Y(R1)X(R3)-(R1)R3取指周期取指周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期PC0GARiR/W=1DR0GIRiR30GYiR10GXiGR3i2021-10-2338參考上例試寫出下列指令的微操作序列參考上例試寫出下列指令的微

27、操作序列l(wèi)指令指令STO R1，(R2)功能：功能：R1(R2)，將，將R1的數(shù)據(jù)送入的數(shù)據(jù)送入R2指向的單元中；指向的單元中；l指令指令LAD (R3)，R0功能：將功能：將R3指向單元中的數(shù)據(jù)送入指向單元中的數(shù)據(jù)送入R0中；中；l指令指令ADD R0，(R1)功能：將功能：將R1指向單元中的數(shù)據(jù)和指向單元中的數(shù)據(jù)和R0的內(nèi)容相加，并將結果存的內(nèi)容相加，并將結果存入入R0寄存器中。寄存器中。l指令指令ADD (R1)，R0功能：功能：(R0)+(R1)(R1)，將，將R0中的數(shù)據(jù)與中的數(shù)據(jù)與R1指向單元中指向單元中的數(shù)據(jù)相加，并將結果送入的數(shù)據(jù)相加，并將結果送入R1指向的單元中；指向的單元中

28、；2021-10-2339計算機的性能指標計算機的性能指標l主頻主頻/時鐘周期時鐘周期主時鐘的頻率主時鐘的頻率(f)叫叫CPU的主頻的主頻;主頻的倒數(shù)稱為主頻的倒數(shù)稱為CPU時鐘周期（時鐘周期（T），），T=1/f。lCPI執(zhí)行一條指令所需的平均時鐘周期數(shù)。執(zhí)行一條指令所需的平均時鐘周期數(shù)。lMIPS每秒百萬指令數(shù)，即單位時間內(nèi)執(zhí)行的指令數(shù)。每秒百萬指令數(shù)，即單位時間內(nèi)執(zhí)行的指令數(shù)。2021-10-2340【例【例1】某】某CPU的主頻為的主頻為8MHz，設每個，設每個CPU周期平周期平均包括均包括4個時鐘周期，且該機平均指令執(zhí)行速個時鐘周期，且該機平均指令執(zhí)行速度為度為1MIPS。l 求該機

29、平均指令周期。求該機平均指令周期。平均指令周期平均指令周期l 求每個指令周期包含的平均求每個指令周期包含的平均CPU周期。周期。時鐘周期時鐘周期一個一個CPU周期為周期為4個時鐘周期，則個時鐘周期，則40.125=0.5us；故每個指令周期包含故每個指令周期包含1/0.5=2個平均個平均CPU周期。周期。1 1秒秒1 1百萬條指令百萬條指令1 110106 61us1 1 8MHz0.125us2021-10-2341【例【例2】 若某機主頻為若某機主頻為200MHz，每個指令周期，每個指令周期平均為平均為2.5個個CPU周期，每個周期，每個CPU周期周期平均包括平均包括2個主頻周期。個主頻周

30、期。l該機平均指令執(zhí)行速度為多少該機平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS？執(zhí)行一條指令的時間執(zhí)行一條指令的時間 2.5 2時鐘周期時鐘周期 2.5 2平均指令執(zhí)行速度平均指令執(zhí)行速度1/平均指令周期平均指令周期l若主頻不變，但每條指令平均包括若主頻不變，但每條指令平均包括5個個CPU周期，每個周期，每個CPU周周期又包含期又包含4個主頻周期，平均指令執(zhí)行速度為多少個主頻周期，平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS？執(zhí)行一條指令的時間執(zhí)行一條指令的時間 2.5 2時鐘周期時鐘周期 5 4平均指令執(zhí)行速度平均指令執(zhí)行速度1/平均指令周期平均指令周期 1 1 200MHz40MIPS 1 1 200MHz10MI

31、PS 1 1 40M 1 1 10M2021-10-23425.3 時序產(chǎn)生器和控制方式時序產(chǎn)生器和控制方式 l5.3.1 時序信號的作用和體制時序信號的作用和體制l5.3.2 時序信號產(chǎn)生器時序信號產(chǎn)生器l5.3.3 控制方式控制方式2021-10-23435.3.1 時序信號的作用和體制時序信號的作用和體制l時序信號的作用時序信號的作用使計算機準確、迅速、有條不紊地工作；使計算機準確、迅速、有條不紊地工作；lCPU通過時序控制來識別指令和數(shù)據(jù)：通過時序控制來識別指令和數(shù)據(jù)：指令周期的第一個指令周期的第一個CPU周期周期取指周期取指周期;u從存儲單元中取出的一定是指令，需要送往從存儲單元中取

32、出的一定是指令，需要送往IR指令寄存器；指令寄存器；指令周期的其他指令周期的其他CPU周期周期執(zhí)行周期執(zhí)行周期;u從存儲單元中取出的一定是數(shù)據(jù)，需要送往運算器。從存儲單元中取出的一定是數(shù)據(jù)，需要送往運算器。l時序信號的體制：時序信號的體制：電位電位脈沖制脈沖制脈沖到達之前，電平信號必須要穩(wěn)定；脈沖到達之前，電平信號必須要穩(wěn)定；CPUCPU的時間表的時間表2021-10-2344控制器的時序信號控制器的時序信號l硬布線控制器的時序信號硬布線控制器的時序信號常采用常采用主狀態(tài)周期節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖主狀態(tài)周期節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖三級體制。三級體制。l微程序控制器的時序信號微程序控制器的時序信號一般采用一般

33、采用節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖二級體制。二級體制。節(jié)拍節(jié)拍脈沖脈沖節(jié)拍節(jié)拍電位電位1主狀態(tài)主狀態(tài)周期周期節(jié)拍節(jié)拍電位電位2節(jié)拍電位節(jié)拍電位可表示一可表示一個個CPUCPU周期周期主狀態(tài)周期可主狀態(tài)周期可包含若干個節(jié)包含若干個節(jié)拍電位，是最拍電位，是最大的時間單位大的時間單位時鐘周期時鐘周期2021-10-23455.3.2 時序信號產(chǎn)生器時序信號產(chǎn)生器l時序信號產(chǎn)生器：用邏輯電路實現(xiàn)時序的控制；時序信號產(chǎn)生器：用邏輯電路實現(xiàn)時序的控制；l微程序控制器中時序信號產(chǎn)生器的組成：微程序控制器中時序信號產(chǎn)生器的組成： P142圖圖5.17時鐘源時鐘源提供穩(wěn)定的基本方波時鐘信號；提供穩(wěn)定的基本方波

34、時鐘信號；環(huán)形脈沖發(fā)生器環(huán)形脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一組有序的間隔相等或不等的脈沖序列；產(chǎn)生一組有序的間隔相等或不等的脈沖序列；節(jié)拍脈沖和讀寫時序譯碼邏輯節(jié)拍脈沖和讀寫時序譯碼邏輯 環(huán)形脈沖與節(jié)拍脈沖共同作用產(chǎn)生各控制信號的時序；環(huán)形脈沖與節(jié)拍脈沖共同作用產(chǎn)生各控制信號的時序；啟?？刂七壿媶⑼？刂七壿?2021-10-23465.3.3控制方式控制方式 l控制器的控制方式控制器的控制方式控制不同操作序列的時序信號的方法?？刂撇煌僮餍蛄械臅r序信號的方法。 l同步控制方式同步控制方式在任何情況下，已定的指令在執(zhí)行時所需的機器周期數(shù)和時在任何情況下，已定的指令在執(zhí)行時所需的機器周期數(shù)和時鐘周期數(shù)都固定不變。

35、鐘周期數(shù)都固定不變。 l異步控制方式異步控制方式每條指令、每個操作控制信號需要多少時間就占用多少時間。每條指令、每個操作控制信號需要多少時間就占用多少時間。 l聯(lián)合控制方式聯(lián)合控制方式大部分操作序列為固定的機器周期，對某些時間難以確定的大部分操作序列為固定的機器周期，對某些時間難以確定的操作則以執(zhí)行部件的操作則以執(zhí)行部件的“回答回答”信號作為本次操作的結束。信號作為本次操作的結束。機器周期的節(jié)拍脈沖數(shù)固定，但是各條指令周期的機器周期機器周期的節(jié)拍脈沖數(shù)固定，但是各條指令周期的機器周期數(shù)不固定。數(shù)不固定。2021-10-23475.4 微程序控制器微程序控制器 l5.4.1 微程序控制原理微程序

36、控制原理l5.4.2 微程序設計技術微程序設計技術2021-10-23485.4.1 微程序控制原理微程序控制原理l微程序設計技術是微程序設計技術是利用軟件方法來設計硬件利用軟件方法來設計硬件的一門技術。的一門技術。具有具有規(guī)整性、靈活性、可維護性規(guī)整性、靈活性、可維護性等一系列優(yōu)點；等一系列優(yōu)點；逐漸取代了早期的組合邏輯控制器，已被廣泛地應用。逐漸取代了早期的組合邏輯控制器，已被廣泛地應用。l基本思想基本思想仿照通常的解題程序的方法，仿照通常的解題程序的方法，把操作控制信號編成所謂的把操作控制信號編成所謂的“微指令微指令”，存放到一個只讀存儲器里；，存放到一個只讀存儲器里；當機器運行時，一條

37、一條地讀出這些微指令，從而產(chǎn)生全當機器運行時，一條一條地讀出這些微指令，從而產(chǎn)生全機所需要的各種操作控制信號，使部件執(zhí)行規(guī)定的操作。機所需要的各種操作控制信號，使部件執(zhí)行規(guī)定的操作。2021-10-23491、微命令和微操作、微命令和微操作l控制部件與執(zhí)行部件之間的聯(lián)系控制部件與執(zhí)行部件之間的聯(lián)系控制部件向執(zhí)行部件發(fā)出控制信號；控制部件向執(zhí)行部件發(fā)出控制信號；執(zhí)行部件向控制部件返回狀態(tài)信息；執(zhí)行部件向控制部件返回狀態(tài)信息； l微命令微命令控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令；控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令；l微操作微操作執(zhí)行部件接受微命令后所執(zhí)行的操作；執(zhí)行部件接受微

38、命令后所執(zhí)行的操作；l狀態(tài)測試狀態(tài)測試執(zhí)行部件通過反饋線向控制部件反映當前操作狀態(tài)，以使控執(zhí)行部件通過反饋線向控制部件反映當前操作狀態(tài)，以使控制部件決定下一步的微命令；制部件決定下一步的微命令；控制線控制線執(zhí)行部件的最基本的操作執(zhí)行部件的最基本的操作2021-10-2350微操作的分類微操作的分類l相容性微操作相容性微操作在同時或同一個在同時或同一個CPU周期內(nèi)可以并行執(zhí)行的微周期內(nèi)可以并行執(zhí)行的微操作；操作；l相斥性微操作相斥性微操作不能在同時或不能在同一個不能在同時或不能在同一個CPU周期內(nèi)并行執(zhí)周期內(nèi)并行執(zhí)行的微操作。行的微操作。2021-10-2351簡單運算器數(shù)據(jù)通路簡單運算器數(shù)據(jù)通

39、路相斥性相斥性微操作微操作相斥性相斥性微操作微操作相斥性相斥性微操作微操作相容性相容性微操作微操作動畫演示：動畫演示：5-20.swf5-20.swf2021-10-23522、微指令和微程序、微指令和微程序l微指令微指令一個一個CPU周期中，實現(xiàn)一定操作功能的一組微命令的組合。周期中，實現(xiàn)一定操作功能的一組微命令的組合。微指令一般包含微指令一般包含操作控制操作控制和和順序控制順序控制兩大部分兩大部分u操作控制：用于發(fā)出管理和指揮全機工作的控制信號；操作控制：用于發(fā)出管理和指揮全機工作的控制信號；u順序控制：用于決定產(chǎn)生下一條微指令的地址；順序控制：用于決定產(chǎn)生下一條微指令的地址；所有的微指令

40、都存放于控制存儲器中，使用所有的微指令都存放于控制存儲器中，使用地址地址訪問；訪問；l微程序微程序能實現(xiàn)一條機器指令功能的多條微指令序列；能實現(xiàn)一條機器指令功能的多條微指令序列；每條機器指令都對應著一段微程序；每條機器指令都對應著一段微程序；微地址微地址2021-10-2353l順序控制部分的順序控制部分的P1、P2為判別測試標志；為判別測試標志；若為若為00，則順序?qū)ぶ肺⒅噶睿?，則順序?qū)ぶ肺⒅噶睿蝗魹槿魹?1、10，則跳躍尋址微指令。，則跳躍尋址微指令。l直接地址直接地址2023位位順序?qū)ぶ窌r，直接地址即為下一條微指令地址；順序?qū)ぶ窌r，直接地址即為下一條微指令地址；跳躍尋址時，則要對直接地址

41、修改，得到下條微指令地址；跳躍尋址時，則要對直接地址修改，得到下條微指令地址；微指令基本格式微指令基本格式節(jié)拍脈節(jié)拍脈沖信號沖信號節(jié)拍電節(jié)拍電位信號位信號2021-10-23543、微程序控制器原理框圖、微程序控制器原理框圖l微程序控制器主要構成部件：微程序控制器主要構成部件： P147圖圖5.23控制存儲器（控制存儲器（CM）u存放實現(xiàn)全部指令系統(tǒng)的微指令；存放實現(xiàn)全部指令系統(tǒng)的微指令；u由只讀存儲器構成，要求速度快，讀出周期短。由只讀存儲器構成，要求速度快，讀出周期短。微指令寄存器微指令寄存器 存放由控制存儲器讀出的一條微指令信息；存放由控制存儲器讀出的一條微指令信息；u微地址寄存器：微地

42、址寄存器：決定將要訪問的下一條微指令的地址；決定將要訪問的下一條微指令的地址；u微命令寄存器微命令寄存器：保存一條微指令的操作控制字段和判別測試字：保存一條微指令的操作控制字段和判別測試字段的信息。段的信息。地址轉(zhuǎn)移邏輯地址轉(zhuǎn)移邏輯u用于跳躍尋址微指令時，承擔自動完成修改微地址的任務。用于跳躍尋址微指令時，承擔自動完成修改微地址的任務。2021-10-2355P147圖圖5.23 微程序控制器原理框圖微程序控制器原理框圖動畫演示：動畫演示：5-23.swf5-23.swf2021-10-2356微程序控制器的工作過程微程序控制器的工作過程l“取指微指令取指微指令”為所有指令的公用微指令；為所有

43、指令的公用微指令；通常放在控制存儲器中的通常放在控制存儲器中的“0”地址單元地址單元；所有機器指令的所有機器指令的最后一條微指令的直接地址最后一條微指令的直接地址都指向都指向0地址單地址單元，用以取下一條微指令。元，用以取下一條微指令。l取得機器指令后，取得機器指令后，經(jīng)過經(jīng)過P1測試測試，即操作碼測試，產(chǎn)生對應的微，即操作碼測試，產(chǎn)生對應的微程序入口地址，并送入微地址寄存器。程序入口地址，并送入微地址寄存器。l指令執(zhí)行過程中，指令執(zhí)行過程中，通過通過P2測試測試，修正下一條微指令的地址，逐，修正下一條微指令的地址，逐條讀取微指令執(zhí)行。條讀取微指令執(zhí)行。l執(zhí)行完對應于一條機器指令的微程序后，返

44、回到取指微指令，執(zhí)行完對應于一條機器指令的微程序后，返回到取指微指令，不斷重復，直至程序執(zhí)行完畢。不斷重復，直至程序執(zhí)行完畢。2021-10-23574、微程序舉例、微程序舉例l “十進制加法十進制加法”指令是用指令是用BCD碼來完成十進制數(shù)的加法運算。碼來完成十進制數(shù)的加法運算。當兩數(shù)位相加小于等于當兩數(shù)位相加小于等于9時，結果正確；時，結果正確；當兩數(shù)位相加大于當兩數(shù)位相加大于9時，必須對和數(shù)位進行加時，必須對和數(shù)位進行加6的修正。的修正。l例如：例如：3+4 = 0011 + 0100 = 0111= 78+7 = 1000 + 0111 = 111125+36 = 0010 0101

45、+ 0011 0110 =0101 1011+ 0110 = 0001 0101= 15 = 0110 0001以以“十進制加法十進制加法”指令為指令為例例+ 01102021-10-2358(R2) - (R3) R2十進制加法指令的微指令執(zhí)行流程十進制加法指令的微指令執(zhí)行流程l假定假定(R1)=a，(R2)=b，(R3)=6；l第一條微指令第一條微指令取指微指令取指微指令從內(nèi)存中取出該指令，并修改從內(nèi)存中取出該指令，并修改PC的值；的值；對操作碼進行對操作碼進行P1測試，確定下一條微指測試，確定下一條微指令的地址；令的地址；l第二條微指令第二條微指令兩數(shù)相加微指令兩數(shù)相加微指令l第三條微指

46、令第三條微指令和數(shù)修正微指令和數(shù)修正微指令P2測試，根據(jù)進位標志決定下一條微指測試，根據(jù)進位標志決定下一條微指令的地址令的地址l第四條微指令第四條微指令和數(shù)逆修正微指令和數(shù)逆修正微指令取指令取指令P1測試測試(R1)+(R2) R2(R2)+(R3) R2P2測試測試Cy=1Cy=02021-10-2359十進制加法指令的微指令十進制加法指令的微指令l第一條微指令（取微指令）第一條微指令（取微指令）000 00 00 00 000 11111 10 0000l第二條微指令（兩數(shù)相加）第二條微指令（兩數(shù)相加）010 10 01 00 100 00000 00 1001l第三條微指令（和數(shù)加第三條

47、微指令（和數(shù)加6）010 00 10 01 100 00000 01 0000l第四條微指令（和數(shù)減第四條微指令（和數(shù)減6）010 00 10 01 001 00000 00 0000取微指令取微指令和數(shù)減和數(shù)減6和數(shù)加和數(shù)加6兩數(shù)相加兩數(shù)相加0000000110011010控制存儲器控制存儲器LDARRDLDDRLDIRPC+1R1XR2Y+LDR2R2XR3Y+LDR2R2XR3YLDR2動畫演示：動畫演示： 十進制加法指十進制加法指令微程序令微程序.swf.swf2021-10-23605、CPU周期與微指令周期的關系周期與微指令周期的關系l微指令周期微指令周期讀出微指令的時間加上執(zhí)行該

48、條微指令的時間；讀出微指令的時間加上執(zhí)行該條微指令的時間；串行方式的微程序控制器中的概念；串行方式的微程序控制器中的概念；l一般來講，一個微指令周期時間設計得恰好和一般來講，一個微指令周期時間設計得恰好和CPU周期時間相等。周期時間相等。 2021-10-2361CPU周期與微指令周期關系的例子周期與微指令周期關系的例子lCPU周期為周期為0.8us，包括，包括4個節(jié)拍脈沖個節(jié)拍脈沖T1T4，每個脈沖，每個脈沖200ns；T1T3的的600ns為執(zhí)行微指令的時間；為執(zhí)行微指令的時間；T4的的200ns為取微指令的時間；為取微指令的時間；lT1的上升沿，將讀出的微指令存入微指令寄存器；的上升沿，

49、將讀出的微指令存入微指令寄存器；lT4的上升沿保存微指令的執(zhí)行結果，的上升沿保存微指令的執(zhí)行結果，T4期間取微指令。期間取微指令。T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4T4T4執(zhí)行微指令執(zhí)行微指令 微指令周期微指令周期CPU周期周期CPU周期周期 讀讀微指令微指令 2021-10-23626、機器指令與微指令的關系、機器指令與微指令的關系l一條機器指令對應一個微程序，一個微程序由若干條微指一條機器指令對應一個微程序，一個微程序由若干條微指令序列組成的；令序列組成的；一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令來完成，一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令來完成，由微指令進行解釋和執(zhí)行

50、。由微指令進行解釋和執(zhí)行。l從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對應關系來看，應關系來看，前者與內(nèi)存有關前者與內(nèi)存有關，后者與控制存儲器有關后者與控制存儲器有關。l每一個每一個CPU周期對應一條微指令。周期對應一條微指令。動畫演示：動畫演示： 5.27.swf5.27.swf2021-10-2363【例】【例】 設某設某16位計算機運算器框圖如下圖位計算機運算器框圖如下圖(a)所示，其中所示，其中ALU為為16位的加法器位的加法器(高電平工作高電平工作)，SA、SB為為16位暫存器。位暫存器。4個通用寄存器，其讀、寫控制功個通用寄存

51、器，其讀、寫控制功能見下表。能見下表。 讀控制讀控制R RA0 RA1 選中選中100R0101R1110R2111R30不讀不讀寫控制寫控制WWA0 WA1 選中選中100R0101R1110R2111R30不寫不寫2021-10-2364l控制信號說明控制信號說明RA0RA1 / WA0WA1 ：讀寫通用寄存器時，選擇所讀寫的寄存器；：讀寫通用寄存器時，選擇所讀寫的寄存器； R / W：寄存器讀：寄存器讀 / 寫命令；寫命令；LDSA / LDSB ：將數(shù)據(jù)打入：將數(shù)據(jù)打入SA / SB的控制信號；的控制信號； SB ALU：將：將SB中數(shù)據(jù)送入中數(shù)據(jù)送入ALU的控制信號；的控制信號； A

52、LU：傳送：傳送SB的控制信號，并使加法器最低位加的控制信號，并使加法器最低位加1；Reset：清暫存器：清暫存器SB為零的信號；為零的信號；：一段微程序結束，轉(zhuǎn)入取機器指令的控制信號；：一段微程序結束，轉(zhuǎn)入取機器指令的控制信號；l要求：用二進制代碼寫出如下指令的微程序：要求：用二進制代碼寫出如下指令的微程序： “ADD R0，R1”指令，即指令，即(R0)+(R1)R1“SUB R2，R3”指令，即指令，即(R3)-(R2)R3“MOV R2，R3”指令，即指令，即(R2)(R3)【例】微指令【例】微指令字長字長12位，微指令格式如下所示（未位，微指令格式如下所示（未考慮順序控制字段）。考慮

53、順序控制字段）。WA1RA1RA0WA0R WLDSALDSBSBALU SBALUReset SB2021-10-2365【例】解答【例】解答l三條指令的微指令的微程序流程圖三條指令的微指令的微程序流程圖l三條指令的微程序代碼如下表：三條指令的微程序代碼如下表：未考慮未考慮“取指周期取指周期”和順序控制問題，僅考慮和順序控制問題，僅考慮“執(zhí)行周期執(zhí)行周期”；每一個方框表示一條微指令，用數(shù)字序號標明微指令序列的每一個方框表示一條微指令，用數(shù)字序號標明微指令序列的順序。順序。 指令指令微程序代碼微程序代碼ADD1. 00*101000002. 01*100100003. *0101001001S

54、UB4. 11*101000005. 10*100100006. *1101000101MOV7. 10*101000008. *11010010112021-10-23665.4.2 微程序設計技術微程序設計技術 l微命令編碼微命令編碼l微地址的形成方法微地址的形成方法l微指令格式微指令格式l動態(tài)微程序設計動態(tài)微程序設計2021-10-23671、微命令編碼、微命令編碼l微指令中微指令中操作控制字段操作控制字段的編碼表示方法，以及如何把編碼翻譯的編碼表示方法，以及如何把編碼翻譯成相應的微指令。成相應的微指令。l微命令編碼主要考慮的問題：微命令編碼主要考慮的問題：如何有效縮短微指令字長；如何有

55、效縮短微指令字長；如何有利于縮短微程序，減少所需的控存空間；如何有利于縮短微程序，減少所需的控存空間；如何有利于提高微程序執(zhí)行速度；如何有利于提高微程序執(zhí)行速度；l微命令編碼表示方法微命令編碼表示方法直接表示法、編碼表示法、混合表示法直接表示法、編碼表示法、混合表示法2021-10-2368直接表示法直接表示法l操作控制字段中的每一位代表一個微命令；操作控制字段中的每一位代表一個微命令；l優(yōu)點優(yōu)點簡單直觀，其輸出可直接用于控制，執(zhí)行速度快；簡單直觀，其輸出可直接用于控制，執(zhí)行速度快；l缺點缺點微指令字較長，因而使控制存儲器容量較大。微指令字較長，因而使控制存儲器容量較大。 . 4 5 6 7

56、8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23LDR1LDR2LDR3R1YR2XR2YR1XDRXR3Y + M - RDLDDRLDIRLDARPC+1 P1 P2直接地址直接地址 操作控制操作控制 順序控制順序控制2021-10-2369編碼表示法（編碼表示法（1/2）l編碼方法編碼方法將微指令操作控制字段劃分為若干個將微指令操作控制字段劃分為若干個子字段子字段；每個子字段的所有微命令進行統(tǒng)一編碼；每個子字段的所有微命令進行統(tǒng)一編碼；每個子字段的不同編碼表示不同的微命令；每個子字段的不同編碼表示不同的微命令；l例如，某機器指令系統(tǒng)總共需要例如，

57、某機器指令系統(tǒng)總共需要256個微命令個微命令采用直接編碼法采用直接編碼法u微指令的操作控制字段需微指令的操作控制字段需256位位；采用編碼表示法采用編碼表示法u若若4個微命令劃分一個子字段，則每個子字段可編碼個微命令劃分一個子字段，則每個子字段可編碼16個微命令；個微命令；u256個微命令需個微命令需16個子字段，即微指令的操作控制字段僅個子字段，即微指令的操作控制字段僅64位位。2021-10-2370編碼表示法（編碼表示法（2/2）l遵循原則：遵循原則：把把相斥的微命令相斥的微命令劃分在同一個字段中，相容的微命令劃分在劃分在同一個字段中，相容的微命令劃分在不同字段；不同字段；字段的劃分應與

58、數(shù)據(jù)通路結構相適應；字段的劃分應與數(shù)據(jù)通路結構相適應；每個子字段應留出一個每個子字段應留出一個空操作狀態(tài)空操作狀態(tài)；每個子字段所定義的微命令不宜太多；每個子字段所定義的微命令不宜太多；l優(yōu)點優(yōu)點可大大縮短微指令字長；可大大縮短微指令字長；l缺點缺點需要微命令譯碼需要微命令譯碼，故微程序的執(zhí)行速度稍稍減慢。，故微程序的執(zhí)行速度稍稍減慢。2021-10-23712、微地址的形成方法、微地址的形成方法l微程序的入口地址微程序的入口地址微程序的第一條微指令所在控存單元的地址；微程序的第一條微指令所在控存單元的地址；l現(xiàn)行微指令現(xiàn)行微指令執(zhí)行微程序過程中，當前正在執(zhí)行的微指令；執(zhí)行微程序過程中，當前正在

59、執(zhí)行的微指令；現(xiàn)行微指令的地址稱為現(xiàn)行微地址?，F(xiàn)行微指令的地址稱為現(xiàn)行微地址。l后繼微指令后繼微指令現(xiàn)行微指令執(zhí)行完畢后，下一條要執(zhí)行的微指令；現(xiàn)行微指令執(zhí)行完畢后，下一條要執(zhí)行的微指令；后繼微指令的地址稱為后繼微地址。后繼微指令的地址稱為后繼微地址。l微指令中確定下一條微指令地址的方法；微指令中確定下一條微指令地址的方法；計數(shù)器方式、多路轉(zhuǎn)移方式；計數(shù)器方式、多路轉(zhuǎn)移方式；2021-10-2372計數(shù)器方式計數(shù)器方式l同同CPU中程序計數(shù)器產(chǎn)生機器指令地址的方法相類似。中程序計數(shù)器產(chǎn)生機器指令地址的方法相類似。l優(yōu)點優(yōu)點微指令的順序控制字段較短，微地址產(chǎn)生機構簡單。微指令的順序控制字段較短，

60、微地址產(chǎn)生機構簡單。l缺點缺點多路并行轉(zhuǎn)移功能較弱，速度較慢，靈活性較差。多路并行轉(zhuǎn)移功能較弱，速度較慢，靈活性較差。2021-10-2373多路轉(zhuǎn)移方式多路轉(zhuǎn)移方式l可根據(jù)可根據(jù)“判別測試判別測試”標志和標志和“狀態(tài)條件狀態(tài)條件”信息選定某信息選定某一個候選微地址的方法。一個候選微地址的方法。l特點特點能以較短的順序控制字段配合，實現(xiàn)多路并行轉(zhuǎn)移，能以較短的順序控制字段配合，實現(xiàn)多路并行轉(zhuǎn)移，靈活性好，速度較快；靈活性好，速度較快；但轉(zhuǎn)移地址邏輯需要用組合邏輯方法設計。但轉(zhuǎn)移地址邏輯需要用組合邏輯方法設計。2021-10-2374【例】已知某計算機采用微程序控制方式，其控存容量【例】已知某計