微程序控制器

微程序控制器第一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.1微程序控制的基本原理5.2微程序控制器的組成與工作過(guò)程5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)5.4模型機(jī)的微程序控制器第二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日組合邏輯控制器存在的兩個(gè)比較突出的缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)復(fù)雜、繁瑣，缺乏規(guī)律性，設(shè)計(jì)效率低。不易修改和擴(kuò)充，缺乏靈活性。微程序的概念和原理：英國(guó)劍橋大學(xué)的教授于1951年提出的主要缺點(diǎn)：速度比較慢第三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.1微程序控制的基本原理ABCDEFGHIJKLMN控制信號(hào)：硬連邏輯第四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日ABCDEFGHIJKLMN控制信號(hào)：硬連邏輯T0：11000101000010第一個(gè)節(jié)拍第五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日ABCDEFGHIJKLMN控制信號(hào)：硬連邏輯第二個(gè)節(jié)拍00110000110000T1：第六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日ABCDEFGHIJKLMN控制信號(hào)：硬連邏輯第三個(gè)節(jié)拍00001010000000T2：第七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日ABCDEFGHIJKLMN控制信號(hào)：硬連邏輯第四個(gè)節(jié)拍00000000001101T3：第八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日ABCDEFGHIJKLMN控制信號(hào)：T0：1100010100001000110000110000T1：00001010000000T2：00000000001101T3：微程序控制器00000000000000第九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日基本思想用二進(jìn)制編碼字（稱為微指令字）來(lái)代替組合邏輯控制器中的微操作控制信號(hào)的產(chǎn)生。例：用“1”表示進(jìn)行相應(yīng)的微操作，“0”表示不進(jìn)行操作，則圖中的微指令字所對(duì)應(yīng)的微操作集合為：

{PC+4，讀指令}（假設(shè)其他各位都是0）5.1微程序控制的基本原理第十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.1微程序控制的基本原理把在一條指令的執(zhí)行過(guò)程中各節(jié)拍要進(jìn)行的微操作集合都用一個(gè)微指令字來(lái)表示，然后把他們按節(jié)拍的先后順序存放到一個(gè)特殊的存儲(chǔ)器中（稱為控制存儲(chǔ)器CM）。執(zhí)行該指令時(shí)，按順序依次讀出微指令字。實(shí)質(zhì)：

用程序設(shè)計(jì)的思想方法來(lái)組織操作控制邏輯，用規(guī)整的存儲(chǔ)邏輯來(lái)代替繁雜的組合邏輯。第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.1微程序控制的基本原理幾個(gè)基本概念微命令和微操作微命令：控制部件向執(zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令。

構(gòu)成控制信號(hào)序列的最小單位。例如：打開(kāi)或關(guān)閉某個(gè)控制門(mén)，多路器選擇哪個(gè)輸入等。微操作：指執(zhí)行部件接受微命令后所進(jìn)行的最基本的、不可再細(xì)分的操作。分為兩種：相容的微操作：可以同時(shí)進(jìn)行的微操作?；コ獾奈⒉僮鳎翰荒芡瑫r(shí)進(jìn)行的微操作。微命令和微操作是一一對(duì)應(yīng)的。微命令是微操作的控制信號(hào)，微操作是微命令的操作過(guò)程。第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.1微程序控制的基本原理微指令和微程序微指令：用來(lái)產(chǎn)生微控制信號(hào)的二進(jìn)制編碼字。用于控制完成一組微操作。微程序：一序列微指令構(gòu)成的有序集合。每一條機(jī)器指令都對(duì)應(yīng)于一段微程序，通過(guò)解釋執(zhí)行這段微程序，完成指令所規(guī)定的操作。微指令周期微指令周期：微程序控制器的工作周期。從控制存儲(chǔ)器讀取一條微指令到執(zhí)行完相應(yīng)的微操作所需時(shí)間的最大值。第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日程序、指令、微程序、微指令、微命令、微操作的關(guān)系第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日Wilkes微程序控制器的原理圖控制存儲(chǔ)器CM簡(jiǎn)稱控存，用于存放實(shí)現(xiàn)整個(gè)指令系統(tǒng)的所有微程序。每個(gè)單元存放一條微指令字。微指令寄存器μIR用來(lái)存放從控存讀出的當(dāng)前微指令。微指令中包含兩個(gè)字段操作控制字段：直接與控制信號(hào)線連接，控制相關(guān)的部件完成微指令所規(guī)定的微操作。5.2微程序控制器的組成與工作過(guò)程第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.2微程序控制器的組成與工作過(guò)程圖5.2Wilkes微程序控制器原理圖第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.2微程序控制器的組成與工作過(guò)程地址控制字段：用于控制下一條微指令地址的產(chǎn)生。微地址形成電路該電路根據(jù)控制地址字段中的信息產(chǎn)生后續(xù)微地址。微地址寄存器μMAR

接受微地址形成電路送來(lái)的地址，為讀取下一條微指令做好準(zhǔn)備。地址譯碼器將μMAR中的微地址進(jìn)行譯碼，找到被訪問(wèn)的控存單元，將其中的微指令讀出并存放于μIR中。第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.2微程序控制器的組成與工作過(guò)程微程序控制器的工作過(guò)程（假設(shè)其微程序已經(jīng)在控存中準(zhǔn)備好）啟動(dòng)取指微程序，把要執(zhí)行的機(jī)器指令（其地址由PC給出）從主存取到指令寄存器IR中，并完成對(duì)PC的增量操作（參照?qǐng)D5.2中的①）。根據(jù)IR中指令的操作碼，微地址形成電路產(chǎn)生該指令的微程序的入口地址，并送入μMAR。μMAR中的微地址經(jīng)過(guò)譯碼，從控存中讀取相應(yīng)的微指令，送入μIR

。μIR中微指令的操作控制字段直接（或經(jīng)過(guò)譯碼）產(chǎn)生一組微命令，送往相應(yīng)的功能部件，控制它們完成所規(guī)定的微操作。第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.2微程序控制器的組成與工作過(guò)程微地址形成電路根據(jù)μIR中微指令的地址控制字段和機(jī)器的狀態(tài)信息（如程序狀態(tài)字PSW），產(chǎn)生下一條微指令的地址并送往μMAR。重復(fù)上述步驟第三到第五步，直到該機(jī)器指令的微程序全部執(zhí)行完畢。第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日目標(biāo)減少微指令的寬度，減少微程序的長(zhǎng)度，提高執(zhí)行速度，保持微程序設(shè)計(jì)的靈活性。一條微指令由兩部分構(gòu)成微操作控制字段地址控制字段對(duì)微操作控制字段進(jìn)行編碼的方法有4種直接控制編碼、最短字長(zhǎng)編碼分段直接編碼、分段間接編碼5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)5.3.1微指令的編碼方法第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)直接控制編碼法（不譯碼法）微操作控制字段的每一位直接對(duì)應(yīng)一個(gè)微操作。當(dāng)某位為1時(shí)，就表示執(zhí)行相應(yīng)的微操作；為0時(shí)就不執(zhí)行該微操作。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并行性最好，操作速度快。缺點(diǎn)：微指令字太長(zhǎng)。

第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)最短字長(zhǎng)編碼法將所有的微命令進(jìn)行統(tǒng)一的二進(jìn)制編碼，每條指令只定義一個(gè)微操作。微操作控制字段的長(zhǎng)度L與微命令的總數(shù)N的關(guān)系

L≥log2N優(yōu)缺點(diǎn)微指令的字長(zhǎng)最短，但要經(jīng)過(guò)譯碼后才能得到所需要的微命令，執(zhí)行速度會(huì)受到影響。在一條微指令中只能產(chǎn)生一個(gè)微命令，無(wú)法利用硬件所具有的并行性。第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)需對(duì)整個(gè)微操作控制字段進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生相應(yīng)的一組微命令。

第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)字段直接編碼法把微操作控制字段進(jìn)一步劃分為若干個(gè)字段，每個(gè)字段單獨(dú)編碼，每個(gè)碼點(diǎn)表示一個(gè)微命令。上面兩種方法的折中方案：字段之間采用直接控制，字段內(nèi)部采用最短字長(zhǎng)編碼。進(jìn)行字段劃分時(shí)，需要注意以下原則：可以按功能和部件劃分，對(duì)于機(jī)器中的每一種功能類(lèi)型或每一個(gè)部件，分配一個(gè)字段；把互斥的微操作分在同一字段，把相容的微操作分到不同的字段；字段的劃分應(yīng)與數(shù)據(jù)通路相適應(yīng)；一般每個(gè)字段應(yīng)留出一個(gè)碼點(diǎn)，用于表示不發(fā)任何微命令。第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)既能縮短微指令字長(zhǎng)，又能實(shí)現(xiàn)較高的并行性，執(zhí)行速度比較快。

第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日字段間接編碼字段的編碼的含義（即表示什么微命令）要由另外一個(gè)字段的編碼來(lái)解釋確定。一個(gè)解釋字段要同時(shí)對(duì)多個(gè)字段進(jìn)行控制（解釋），才能有效地縮短字長(zhǎng)。解釋字段應(yīng)有某些分類(lèi)的特征

第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)常數(shù)源字段的設(shè)置作用：提供常數(shù)參與其他字段的間接編碼第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)

分為兩大類(lèi)：水平型微指令和垂直型微指令。水平型微指令一次能定義并執(zhí)行多個(gè)微操作的微指令。具有以下特點(diǎn)：微指令字較長(zhǎng)，一般為幾十位到上百位。例如：VAX-11/780機(jī)的微指令字長(zhǎng)為96位。

微指令中描述并行微操作的能力強(qiáng)，在一個(gè)微周期中，能并行執(zhí)行多個(gè)微操作。微指令譯碼簡(jiǎn)單，一般采用直接控制編碼法和分段直接編碼法。5.3.2微指令格式第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)并行操作能力強(qiáng)、執(zhí)行速度快、代碼長(zhǎng)度短。微指令字比較長(zhǎng)，明顯增加了控存的寬度。編制微程序比較復(fù)雜，難度較大，也不易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。垂直型微指令一次只能定義一兩個(gè)微操作（一般是數(shù)據(jù)傳送），而且微指令字長(zhǎng)比較短。例如，一條垂直型運(yùn)算操作的微指令的格式為：第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)其中：μO(píng)P：微操作碼把兩個(gè)源寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行μO(píng)P所規(guī)定的操作，結(jié)果存入目的寄存器字段所指定的寄存器中。特點(diǎn)微指令字短，一般為一、二十來(lái)位；微指令的并行微操作能力差，一條微指令只能控制數(shù)據(jù)通路的一兩種信息傳送；垂直型微指令是通過(guò)一個(gè)稱為微操作碼的字段來(lái)定義微指令的基本功能和信息傳送路徑。執(zhí)行時(shí)，需進(jìn)行完全譯碼，譯碼比較復(fù)雜。微指令的各二進(jìn)制位與數(shù)據(jù)通路的各個(gè)控制點(diǎn)之間完全不存在直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)直觀、規(guī)整，易于編制微程序和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化。微指令字比較短，控存的橫向比較窄。可以直接應(yīng)用現(xiàn)有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的結(jié)果。缺點(diǎn)微程序比較長(zhǎng)，而且垂直型微指令產(chǎn)生微命令要經(jīng)過(guò)譯碼，程序執(zhí)行速度慢。描述并行微操作的能力很差，不適合用于數(shù)據(jù)通路有較多并行性的機(jī)器。第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)微程序的順序控制問(wèn)題（微程序地址控制問(wèn)題）初始微地址：機(jī)器指令所對(duì)應(yīng)的微程序的入口地址形成下一條微指令的地址（稱為后繼微地址）微程序入口地址的形成公用的“取指令”微程序一般存放在控存中第0號(hào)單元或其它指定的控存單元開(kāi)始的一片控存區(qū)域中。（這個(gè)地址是固定不變的）根據(jù)IR中的操作碼，找到該指令所對(duì)用的微程序的入口地址。5.3.3微程序的順序控制第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)際上是一個(gè)從操作碼到入口地址的映象問(wèn)題。兩種實(shí)現(xiàn)方法：直接對(duì)應(yīng)法

所有指令的操作碼的位數(shù)和位置都相同時(shí)直接把操作碼與微地址碼的部分位對(duì)應(yīng)。例如，可指定微地址：Const｜Op

（Op：操作碼，Const：常數(shù)）

操作碼一般是連續(xù)編碼的，所以直接對(duì)應(yīng)過(guò)去的地址是連續(xù)的。改進(jìn)：在上述拼接的微地址后面再拼接若干位0（設(shè)為n位），使得每個(gè)操作碼在所對(duì)用的區(qū)域中有一片單元（2n個(gè)）可用。第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)如果操作碼的位數(shù)和位置不固定，但在每一類(lèi)指令中，操作碼的位數(shù)和位置都是相同的，則可以采用兩級(jí)分轉(zhuǎn)。查表法在操作碼的位數(shù)或位置不固定的情況下，需要用專門(mén)的硬件實(shí)現(xiàn)操作碼到入口地址的映象。用PLA或ROM實(shí)現(xiàn)一個(gè)表格，該表格給出了各操作碼所對(duì)應(yīng)的微程序的入口地址。使用該表時(shí)，只要用操作碼作為輸入，就能在其輸出端得到該指令的微程序入口地址。第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)后繼微地址的形成兩種方式：增量方式，斷定方式。增量方式設(shè)置一個(gè)微程序計(jì)數(shù)器μPC。順序執(zhí)行時(shí)，給μPC增加一個(gè)增量（通常為1）給出下一條微指令的地址。遇到轉(zhuǎn)移時(shí)，由微指令給出轉(zhuǎn)移目標(biāo)的微地址。采用這種方式的微指令格式：第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)微地址字段SCF分成兩個(gè)字段轉(zhuǎn)移控制字段BCF

用于規(guī)定是順序執(zhí)行還是轉(zhuǎn)移。如果是轉(zhuǎn)移，就由BCF指出轉(zhuǎn)移地址的來(lái)源。轉(zhuǎn)移地址字段BAF轉(zhuǎn)移地址的來(lái)源有3種由BAF給出的地址；機(jī)器指令所對(duì)應(yīng)的微程序的入口地址；微子程序入口地址和返回地址（存放在返回地址寄存器中）。第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)舉例：假設(shè)BCF為3位，用于控制實(shí)現(xiàn)順序執(zhí)行、初始轉(zhuǎn)移、無(wú)條件轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移、測(cè)試循環(huán)、轉(zhuǎn)微子程序、微子程序返回等，如表所示。

RR：微子程序返回地址寄存器。當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)微子程序指令時(shí)，把返回地址（μPC+1）送入返回地址寄存器RR中，并將轉(zhuǎn)移地址送入μPC中。當(dāng)執(zhí)行返回微指令時(shí)，將RR中的返回地址送入μPC，返回微主程序。

第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)BCF轉(zhuǎn)移控制方式測(cè)試條件后繼微地址及有關(guān)操作000順序執(zhí)行μPC＋1→μPC001初始轉(zhuǎn)移由操作碼形成010條件轉(zhuǎn)移不成立μPC＋1→μPC成立BAF→μPC011無(wú)條件轉(zhuǎn)移BAF→μPC100循環(huán)測(cè)試不成立μPC＋1→μPC成立BAF→μPC101轉(zhuǎn)微子程序μPC＋1→RR，BAF→μPC110微子程序返回RR→μPC111備用第三十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)微地址控制方式的原理框圖第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

SCF字段比較短，后繼微地址生成邏輯比較簡(jiǎn)單，編制微程序也比較容易。缺點(diǎn)：不能直接實(shí)現(xiàn)多路轉(zhuǎn)移。斷定方式按以下方式確定后繼微地址由微程序設(shè)計(jì)者直接指定；由微程序設(shè)計(jì)者指定的測(cè)試判別邏輯字段控制產(chǎn)生。后繼微地址由兩部分組成非測(cè)試地址微程序設(shè)計(jì)者直接指定的，是不變的，構(gòu)成微地址的高位部分。第四十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)測(cè)試地址在微程序的執(zhí)行過(guò)程中，通過(guò)測(cè)試一些狀態(tài)位而動(dòng)態(tài)決定的，它構(gòu)成微地址的低位部分。微地址格式測(cè)試地址的位數(shù)決定了并行分支的路數(shù)，而且也決定了測(cè)試控制字段的個(gè)數(shù)。例如：當(dāng)測(cè)試地址位數(shù)為m時(shí)，分支的路數(shù)為2m，而測(cè)試字段的個(gè)數(shù)為m。至于測(cè)試字段的位數(shù)n，則是取決于測(cè)試條件的個(gè)數(shù)N，一般地，有n=[log2N]+1。第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)舉例：一個(gè)具有兩位測(cè)試地址的微地址的生成過(guò)程

HF為非測(cè)試地址，直接送CMAR。TC1、TC2是測(cè)試地址TF1和TF2的測(cè)試控制字段。實(shí)現(xiàn)4路并行轉(zhuǎn)移功能。第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)快速多路轉(zhuǎn)移，提高微程序的執(zhí)行速度。而且微程序在控存中的存放位置也很靈活、方便。缺點(diǎn)后繼微地址的生成方法比較復(fù)雜，微程序的執(zhí)行順序不直觀。第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)執(zhí)行一條微指令的過(guò)程分兩步進(jìn)行按給定的微地址從控存取出微指令，并打入μIR；執(zhí)行微指令所規(guī)定的微操作。根據(jù)取后繼微指令和執(zhí)行現(xiàn)行微指令之間的時(shí)間關(guān)系的不同，微指令的執(zhí)行方式可分為兩種串行執(zhí)行并行執(zhí)行5.3.4微指令的執(zhí)行方式第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)串行執(zhí)行方式取微指令和執(zhí)行微指令串行進(jìn)行。在前一條的微指令執(zhí)行完之后，才能取下一條微指令。時(shí)間關(guān)系

設(shè)備效率低，執(zhí)行速度慢。控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)并行執(zhí)行方式當(dāng)前微指令的執(zhí)行和下一條微指令的取出重疊進(jìn)行。時(shí)間關(guān)系優(yōu)點(diǎn)：提高了執(zhí)行速度和設(shè)備利用率。遇到需要根據(jù)當(dāng)前微指令的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)，存在一些問(wèn)題。有兩種處理方法供選擇。一種是推遲下一條微指令的取出，使之取出的時(shí)間跟串行執(zhí)行方式時(shí)相同。另一種方法是猜測(cè)法，即猜測(cè)性地選擇兩條分支中的一個(gè)作為后繼微指令。第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.3微程序設(shè)計(jì)技術(shù)并行執(zhí)行方式

假設(shè)執(zhí)行當(dāng)前微指令和取下一條微指令所需要的時(shí)間相同。第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日采用字段直接編碼，給每一個(gè)部件分配一個(gè)字段。各字段的功能如表所示5.4模型機(jī)的微程序控制器5.4.1模型機(jī)的微指令格式圖5.12模型機(jī)的微指令格式

第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.4模型機(jī)的微程序控制器字段名字段的功能IRWrite控制IR的寫(xiě)入。ALUCtrl指定ALU所進(jìn)行的操作。SRC1指定ALU的第一個(gè)操作數(shù)的來(lái)源。SRC2指定ALU的第二個(gè)操作數(shù)的來(lái)源。RegCtrl指定對(duì)寄存器組進(jìn)行的操作（讀或?qū)懀粚?duì)于寫(xiě)操作，指定寫(xiě)入值的來(lái)源。MemCtrl指定對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行的操作（讀或?qū)懀?；?duì)于讀操作，指定目標(biāo)寄存器；對(duì)于寫(xiě)操作，指定寫(xiě)入值的來(lái)源。PCCtrl控制對(duì)PC的寫(xiě)操作，指定寫(xiě)入內(nèi)容的來(lái)源。Sequencing指定怎樣選取下一條將執(zhí)行的微指令。第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.4模型機(jī)的微程序控制器在模型機(jī)中，確定下一條微指令地址的來(lái)源有3種方法（由Sequencing字段指出）當(dāng)前微指令地址加1（即順序執(zhí)行）轉(zhuǎn)移到“取指令”的公共入口根據(jù)指令操作碼散轉(zhuǎn)到該指令（或該類(lèi)指令）的入口用操作碼作為索引，去查一個(gè)用硬件實(shí)現(xiàn)的表格，得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)移地址（微程序地址）。采用兩級(jí)散轉(zhuǎn)，即先散轉(zhuǎn)到相關(guān)的一類(lèi)指令的公共操作微程序入口。等公共操作完成后，再進(jìn)行第二次的散轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移到具體指令的微程序入口。（減少微程序所占的空間）第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日模型機(jī)的微程序控制器第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.4模型機(jī)的微程序控制器散轉(zhuǎn)ROM1和散轉(zhuǎn)ROM2分別用于第一級(jí)和第二級(jí)散轉(zhuǎn)。Fetch表示“取指令”公共微程序的入口AddrCtrl：微指令地址多路器MUX的控制信號(hào)當(dāng)AddrCtrl的值分別為00,01,10,11時(shí)，MUX分別選擇以下4個(gè)來(lái)源：“取指令”公共微程序的入口Fetch從散轉(zhuǎn)表ROM1查到的地址從散轉(zhuǎn)表ROM2查到的地址當(dāng)前微指令地址加1第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日ROM1散轉(zhuǎn)表OpOp名稱符號(hào)地址值000000R型RFORMAT1000100beqBEQ1100011loadLDST1101011storeLDST1OpOp名稱符號(hào)地址值100011loadLOAD2101011storeSTORE2ROM2散轉(zhuǎn)表第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日表5.5微指令各個(gè)字段所允許的取值、各種取值情況下所形成的控制信號(hào)以及功能

字段名字段值控制信號(hào)（激活）功能IRWrite0無(wú)操作1對(duì)IR進(jìn)行寫(xiě)入操作ALUCtrlAddALUOp=00使ALU進(jìn)行加操作SubtALUOp=11使ALU進(jìn)行減操作functcodeALUOp=10用機(jī)器指令的funct字段來(lái)決定ALU的操作SRC1PC+4ALUSrcA=0選PC+4為ALU的第一個(gè)輸入AALUSrcA=1選寄存器A為ALU的第一個(gè)輸入SRC2BALUSrcB=00選寄存器B為ALU的第二個(gè)輸入ExtendALUSrcB=01選“Imm”部件的輸出作為ALU的第二個(gè)輸入ExtshftALUSrcB=10選“左移兩位”部件的輸出作為ALU的第二個(gè)輸入第五十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日字段名字段值控制信號(hào)（激活）功能RegCtrlRead使用IR的rs和rt字段作為寄存器地址來(lái)讀兩個(gè)寄存器，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器A和BWriteALURegWrite=1RegDst=1DMtoReg=1以IR的rd字段作為寄存器地址，以ALUOut的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)，寫(xiě)入寄存器組WriteLMDRegWrite=1RegDst=0DMtoReg=0以IR的rt字段作為寄存器地址，以LMD的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)，寫(xiě)入寄存器組DMCtrlReadALUDMRead=1用ALUo作為地址來(lái)讀存儲(chǔ)器，結(jié)果寫(xiě)入LMDWriteALUDMWrite=1用ALUo作為地址，B的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)來(lái)寫(xiě)存儲(chǔ)器PCCtrlPC+4PCWrite=1Branch=0將PC+4寫(xiě)入PCBranchALUPCWrite=1Branch=1如果cond為1，將ALUo的內(nèi)容寫(xiě)入PC第五十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.4模型機(jī)的微程序控制器字段名字段值控制信號(hào)（激活）功能SequencingFetchAddrCtrl=00跳轉(zhuǎn)到“取指令”的公共入口，開(kāi)始取和執(zhí)行一條新的機(jī)器指令Dispatch1AddrCtrl=01用ROM1進(jìn)行散轉(zhuǎn)Dispatch2AddrCtrl=10用ROM2進(jìn)行散轉(zhuǎn)SeqAddrCtrl=11順序選擇下一個(gè)微指令地址第五十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.4模型機(jī)的微程序控制器在下面的微程序中，有些字段為空，它們表示以下情況：用于寫(xiě)控制信號(hào)或者功能部件控制碼，表示不進(jìn)行操作；用于多路器的控制信號(hào)，表示不關(guān)心該多路器的輸出。公共操作的微程序模型機(jī)中的公共操作取指令、PC加4和根據(jù)機(jī)器指令的操作碼進(jìn)行第一級(jí)散轉(zhuǎn)。5.4.2構(gòu)造微程序第五十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日5.4模型機(jī)的微程序控制器該微程序段由以下兩條微指令構(gòu)成（其入口地址為Fetch）第一條微指令：完成把所取指令寫(xiě)入IR的操作第2條微指令：根據(jù)機(jī)器指令的操作碼進(jìn)行第一級(jí)散轉(zhuǎn)LableALUCtrlSRC1SRC2RegCtrlDMCtrlPCCtrlIRWriteSequencingFetch1