計算機組成原理微程序設計

1、已知某機采用微程序控制方式，其存儲器容量為512X48 （位），微程序在整個控制存儲器中實現轉移，可控制微程序的條件共4個，微指令采用水平型格式，后繼微指令地址采用斷定方式，如圖所示：微命令字段判別測試字段下地址字段操作控制一|順序控制（1）微指令中的三個字段分別應多少位？（2）畫出對應這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。解：（1）假設判別測試字段中每一位為一個判別標志，那么由于有4個轉移條件，故該字段 為4位，（如采用字段譯碼只需2位），下地址字段為9位，因為控制容量為512單元， 微命令字段是（48 - 4 - 9 ） = 35位。（2）對應上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖B1.2如

2、下：其中微地址寄存器對應下 地址字段，P字段即為判別測試字段，控制字段即為微命令子段，后兩部分組成微指 令寄存器。地址轉移邏輯的輸入是指令寄存器OP碼，各狀態(tài)條件以及判別測試字段 所給的判別標志（某一位為1），其輸出修改微地址寄存器的適當位數，從而實現微 程序的分支轉移。圖 B1.2某計算機有8條微指令I1-I8，每條微指令所包含的微命令控制信號見下表，a-j分別 對應10種不同性質的微命令信號。假設一條微指令的控制字段僅限8位，請安排微指令 的控制字段格式。解：為了壓縮指令字的長度，必須設法把一個微指令周期中的互斥性微命令信號組合在一個 小組中，進行分組譯碼。經分析，(e ,f ,h)和(6

3、 i, j)可分別組成兩個小組或兩個字段， 然后進行譯碼，可得六個微命令信號，剩下的a, c, d, g四個微命令信號可進行直接控制， 其整個控制字段組成如下：01e01b直接控制10f10ia c d g11h11jXXX X X X4位2位 2位運算器結構如圖B5.2所示，R1，R2, R3是三個寄存器，A和B是兩個三選一的多路開 關，通路的選擇由AS0 ,AS1和BS0 ，BS1端控制，例如BS0BS = 11時，選擇R3，BS0BS1 =01時，選擇R，ALU是算術/邏輯單元。SS2為它的兩個操作控制端。其功能 如下：圖 B5.2SS2 = 00 時，ALU 輸出=ASS2 = 01

4、時，ALU 輸出=A + BS1S2 = 10 時，ALU 輸出=A- BS1S2 = 11 時，ALU 輸出=AB請設計控制運算器通路的微指令格式。:采用水平微指令格式，且直接控制方式，順序控制字段假設4位，其中一位判別測試位:2位2位2位3位位3位AS0 AS1S1 S2BS0BS1LDRLDR2，LDR3PpAR，pAR2，pAR3當P - 0時，直接用p AR1 p AR3形成下一個微 當P = 1時，對p AR3進行修改后形成下一個微地址順序控制一地址。 to某機運算器框圖如圖B7.1所示，其中ALU由通用函數發(fā)生器組成，M1-M3為多路開關，采 用微程序控制，若用微指令對該運算器要

5、求的所有控制信號進行微指令編碼的格式設計，列出 各控制字段的編碼表。圖 B7.1:當24個控制信號全部用微指令產生時，可采用字段譯碼法進行編碼控制，采用的微指 令格式如下（其中目地操作數字段與打入信號段可結合并公用，后者加上節(jié)拍脈沖控制 即可）。3位3位5位3位2位茶XXXXXXXXXXXXXXX目的操作數源操作數運算操作直接控制判別下地址字段編碼表如下:目的操作數字段源操作數字段運算操作字段直接控制字段-001 a,LDR.010 fr,LDRjOil c,LDR/100 d,LDR$001 e010 fOil g100 h5.圖B8.2給出了微程序控制的部分微指令序列，圖中每一框代表一條微

6、指令。分支點a由指令寄存器IR5 , IR6兩位決定，分支點b由條件碼標志c決定?，F采用斷定方式實現 微程序的程序控制，已知微地址寄存器長度為8位，要求：（1）設計實現該微指令序列的微指令字順序控制字段的格式。（1）設計實現該微指令序列的微指令字順序控制字段的格式。（2）畫出微地址轉移邏輯圖。圖 B8.2解：（1）已知微地址寄存器長度為8位，故推知控存容量為256單元。所給條件中微程序有 兩處分支轉移。如不考慮他分支轉移，則需要判別測試位與，P2 （直接控制），故 順序控制字段共10位，其格式如下,Aj表示微地址寄存器：P1P2 4 A判別字段下地址字段（2）轉移邏輯表達式如下：A8 = P1

7、 IR6 TA7 = P1 IR5 TiA6 = P2 C0 Ti其中Ti為節(jié)拍脈沖信號。在P1條件下，當IR6= 1時，Ti脈沖到來時微地址寄存器 的第8位土將置“1”，從而將該位由“0”修改為“1”。如果IR6 = 0，則A8的“0” 狀態(tài)保持不變，A7，&的修改也類似。根據轉移邏輯表達式:很容易畫出轉移邏輯電路圖，可用觸發(fā)器強制端實現。6.假設某計算機的運算器框圖如圖B13.1所示，其中ALU為16位的加法器（高電平工作），SA、SB為16位鎖存器，4個通用寄存器由D觸發(fā)器組成，O端輸出，其讀寫控制如 下表所示：讀控制-0_AoRA1選擇100R0101110r2111R30 xx不讀出

8、寫控制WWA0WA,選擇100R0101R1110R2111R30 xx不寫入要求：（1）設計微指令格式。（2）畫出ADD, SUB兩條微指令程序流程圖（不編碼）。解：（1）微指令格式如下:微指令字長12位，微指令格式如下：01234567891011RWF.F. P.已F，F.各字段意義如下：F1-讀RO-R3的選擇控制。F2寫ROR3的選擇控制。F3打入SA的控制信號。F4打入SB的控制信號。F5打開非反向三態(tài)門的控制信號。LDALU。F6打開反向三態(tài)門的控制信號。LDALU，并使加法器最低位加1F7一清鎖存器SB位零的RESET信號。F8段微程序結束，轉入取機器指令的控制信號。R寄存器讀

9、命令W寄存器寫命令（2） ADD, SUB兩條微指令程序流程圖如圖B13.2所示7已知MOV 即 IR0,圖 B13.2ADD，COM，ADT四條指令微程序流圖，已知P（1）的條件是指令寄存器OP字段，IR1，P（2）的條件碼是進位寄存器Cj請設計畫出微程序控制器地址轉移邏輯解：從流程圖看出，P （1）處微程序出現四個分支，對應四個微地址。為此用OP碼修改微 地址寄存器的最后兩個觸發(fā)器即可。在P（圖 B13.2ADD，COM，ADT四條指令微程序流圖，已知P（1）的條件是指令寄存器OP字段，IR1，P（2）的條件碼是進位寄存器Cj請設計畫出微程序控制器地址轉移邏輯01401141224 j所示。9某計算機的數據通路如圖B19.1所示，其中M一主存，MBR主存數據寄存器，MAR 主存地址寄存器，R0-R3通用寄存器，IR一指令寄存器，PC一程序計數器(具有自 增能力)，C、D-暫存器，ALU一算術邏輯單元(此處做加法器看待)，移位器一左 移、右移、直通傳送。所有雙向箭頭表示信息可以雙向傳送。請按數據通路圖畫出“ADD (Rl)，(R2) +”指令的指令周期流程圖。該指令的含義是 兩個數進行求和操作。其中源操作地址在寄存器R1中，目的操作