第五章 計(jì)算機(jī)組成原理 中央處理器new

第五章中央處理器CPU的結(jié)構(gòu)和功能控制器的功能和設(shè)計(jì)并行處理技術(shù)CPU的功能中央處理器(CentralProcessingUnit，簡(jiǎn)稱CPU）是計(jì)算機(jī)的核心組成部分，它對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行是極其重要的，它具有四方面的基本功能：指令控制程序的順序控制稱為指令控制。由于程序是一個(gè)指令序列，這些指令的相互順序不能任意顛倒，必須嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序進(jìn)行。因此，保證機(jī)器按順序執(zhí)行程序是CPU的首要任務(wù)。CPU的功能操作控制一條指令的功能往往是由若干個(gè)操作信號(hào)的組合來實(shí)現(xiàn)的，因此，CPU管理并產(chǎn)生由內(nèi)存取出的每條指令的操作信號(hào)，把各種操作信號(hào)送往相應(yīng)的部件，從而控制這些部件按指令的要求進(jìn)行動(dòng)作。時(shí)間控制對(duì)各種操作實(shí)施時(shí)間上的定時(shí)稱為時(shí)間控制。在計(jì)算機(jī)中，各種指令的操作信號(hào)以及一條指令的整個(gè)執(zhí)行過程都受到時(shí)間的嚴(yán)格定時(shí)。只有這樣，計(jì)算機(jī)才能有條不紊地自動(dòng)工作。CPU的功能數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)加工就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算處理。完成數(shù)據(jù)的加工處理，是CPU的根本任務(wù)。CPU的組成CPU運(yùn)算器控制器程序計(jì)數(shù)器指令寄存器指令譯碼器時(shí)序產(chǎn)生器操作控制器地址寄存器完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。在控制器的控制下完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算功能算術(shù)邏輯單元ALU累加寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器狀態(tài)條件寄存器CPU的組成CPU的組成時(shí)序產(chǎn)生器用來產(chǎn)生計(jì)算機(jī)工作過程中所需要的各種時(shí)序信號(hào)，通常由系統(tǒng)主時(shí)鐘、節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器和啟停邏輯等部件組成。操作控制器任何指令的執(zhí)行過程都是一個(gè)微操作序列的產(chǎn)生過程，操作控制器用來產(chǎn)生與各條指令相對(duì)應(yīng)的微操作控制信號(hào)。CPU中的主要寄存器用來暫時(shí)存放由內(nèi)存儲(chǔ)器讀出的一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字；反之，當(dāng)向內(nèi)存存入一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字時(shí)，也暫時(shí)將它們存放在數(shù)據(jù)緩沖寄存器中。指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)緩沖寄存器中，然后再傳送至指令寄存器。數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR）指令寄存器（IR）CPU中的主要寄存器指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)字組成。為了執(zhí)行任何給定的指令，指令譯碼器必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試，以便識(shí)別所要求的操作。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。CPU中的主要寄存器計(jì)算機(jī)的工作過程是由人把要解決的問題編制成程序,把程序預(yù)先輸入到存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行時(shí)CPU把這些指令一條條地取出來，加以譯碼和執(zhí)行。計(jì)算機(jī)所以能自動(dòng)地一條一條地取出并執(zhí)行指令，是因?yàn)镃PU中有程序計(jì)數(shù)器（PC）。程序計(jì)數(shù)器（PC）用來確定下一條指令的地址。CPU中的主要寄存器在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起始地址，即程序的一條指令所在的內(nèi)存單元地址送入PC，因此PC的內(nèi)容即是從內(nèi)存提取的第一條指令的地址。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPU將自動(dòng)修改PC的內(nèi)容，以便使其保持的總是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。在程序執(zhí)行過程中，PC始終保存下一條指令的地址。程序計(jì)數(shù)器（PC）CPU中的主要寄存器地址寄存器（AR）地址寄存器用來保存當(dāng)前CPU所訪問的內(nèi)存單元的地址。由于在內(nèi)存和CPU之間存在著操作速度上的差別，所以必須使用地址寄存器來保持地址信息，直到內(nèi)存的讀/寫操作完成為止。當(dāng)CPU和內(nèi)存進(jìn)行信息交換，即CPU向內(nèi)存存/取數(shù)據(jù)時(shí)，或者CPU從內(nèi)存中讀出指令時(shí)，都要使用地址寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器。CPU中的主要寄存器累加寄存器（AC）其功能是：當(dāng)運(yùn)算器的算術(shù)邏輯單元ALU執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算時(shí)，為ALU提供一個(gè)工作區(qū)。累加寄存器暫時(shí)存放ALU運(yùn)算的結(jié)果信息。顯然，運(yùn)算器中至少要有一個(gè)累加寄存器。累加寄存器AC通常簡(jiǎn)稱為累加器，它是一個(gè)通用寄存器。CPU中的主要寄存器狀態(tài)條件寄存器（PSW）狀態(tài)條件寄存器保存由算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)行或測(cè)試的結(jié)果建立的各種條件碼內(nèi)容，如運(yùn)算結(jié)果進(jìn)位標(biāo)志(C)，運(yùn)算結(jié)果溢出標(biāo)志（V)，這些標(biāo)志位通常分別由1位觸發(fā)器保存。

除此之外，狀態(tài)條件寄存器還保存中斷和系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息，以便使CPU和系統(tǒng)能及時(shí)了解機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)和程序運(yùn)行狀態(tài)。因此，狀態(tài)條件寄存器是一個(gè)由各種狀態(tài)條件標(biāo)志拼湊而成的寄存器。

指令的執(zhí)行過程在計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)行的程序必須事先經(jīng)輸入設(shè)備輸入到主存儲(chǔ)器中,然后CPU從存放程序的內(nèi)存里取出一條指令并執(zhí)行這條指令；緊接著又是取指令，執(zhí)行指令……，如此周而復(fù)始，構(gòu)成了一個(gè)封閉的循環(huán)。除非遇到停機(jī)指令，否則這個(gè)循環(huán)將一直繼續(xù)下去。任何一條機(jī)器指令必須從主存儲(chǔ)器中取出來才能被執(zhí)行，因此指令的執(zhí)行過程應(yīng)從取指令開始到執(zhí)行完指令功能為止。指令周期幾個(gè)相關(guān)的時(shí)間概念：指令周期：完成一條指令所需的時(shí)間，包括取指令、分析指令和執(zhí)行指令所需的全部時(shí)間。機(jī)器周期：機(jī)器周期也稱作CPU周期，是CPU從內(nèi)存中讀取一個(gè)指令字的最短時(shí)間，通常等于取指時(shí)間（或訪存時(shí)間）。時(shí)鐘周期：時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。指令周期三者的關(guān)系：一個(gè)指令周期由若干個(gè)機(jī)器周期組成，每個(gè)機(jī)器周期又由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。指令周期由于各種指令的操作功能不同，有的簡(jiǎn)單，有的復(fù)雜，因此各種指令的指令周期不盡相同。任何一條指令，它的指令周期至少需要兩個(gè)CPU周期，而復(fù)雜一些的指令周期，則需要更多的CPU周期。通常將指令周期分成兩個(gè)階段——取指令、分析指令階段和執(zhí)行指令階段。第一個(gè)階段完成取指令和分析指令功能，對(duì)所有指令階段都相同，因此也稱為公共操作階段。不同的指令功能體現(xiàn)在執(zhí)行指令的各個(gè)階段中。指令周期CLA指令的指令周期ADD指令的指令周期指令周期取指令階段是公共操作階段，對(duì)所有指令都相同。在這個(gè)階段，CPU的動(dòng)作為：（1）程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容送地址寄存器AR；PC→AR（2）程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容加1，為取下一條指令做好準(zhǔn)備；PC+1→PC（3）地址寄存器AR的內(nèi)容放到地址總線ABUS上；AR→ABUS（4）所選存儲(chǔ)單元的內(nèi)容經(jīng)過數(shù)據(jù)總線DBUS，傳送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR中；

M→DBUS→DR指令周期（5）數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR的內(nèi)容送到指令寄存器IR；DR→IR（6）指令寄存器中的操作碼被譯碼或測(cè)試；（7）CPU識(shí)別出是指令類型，發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，至此，取指令階段即告結(jié)束。用框圖描述為：

PC→AR→ABUSDBUS→DR→IRPC+1指令周期

PC→AR→ABUSDBUS→DR→IRPC+1指令周期在指令執(zhí)行階段，針對(duì)不同指令CPU進(jìn)行的操作是不同的。CLA指令的執(zhí)行階段，CPU的動(dòng)作為：（1）操作控制器送一控制信號(hào)給算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU；（2）ALU響應(yīng)該控制信號(hào)，將累加寄存器AC的內(nèi)容全部清零。指令周期1.送操作數(shù)地址第二個(gè)CPU周期主要完成送操作數(shù)地址，即把指令寄存器中的地址碼部分裝入地址寄存器。IR(D)→AR2.兩操作數(shù)相加第三個(gè)CPU周期主要完成取操作數(shù)并執(zhí)行加法操作。（1）把地址寄存器AR中的操作數(shù)的地址發(fā)送到地址總線上；AR→ABUSADD指令的執(zhí)行階段，CPU的動(dòng)作為：指令周期（2）從存儲(chǔ)單元中讀出操作數(shù)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳送到緩沖寄存器；M→DBUS→DR（3）執(zhí)行加操作：將數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR來的操作數(shù)送往ALU的一個(gè)輸入端，將累加器內(nèi)的另一個(gè)操作數(shù)送往ALU的另一輸入端，ALU將兩數(shù)相加，將產(chǎn)生的結(jié)果放回累加寄存器。DR→ALUAC→ALU+→AC取指和執(zhí)行過程請(qǐng)見CAI演示例題1例：CPU結(jié)構(gòu)如圖所示，其中包括一個(gè)累加寄存器AC、一個(gè)狀態(tài)寄存器和其他四個(gè)寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。（1）標(biāo)明圖中四個(gè)寄存器的名稱。（2）簡(jiǎn)述取指令的數(shù)據(jù)通路。D主存儲(chǔ)器MAACALU狀態(tài)寄存器操作控制器BC+1例題1（3）簡(jiǎn)述完成指令LDAX的數(shù)據(jù)通路（X為內(nèi)存地址，LDA功能為(X)→(AC))。（4）簡(jiǎn)述完成指令A(yù)DDY的數(shù)據(jù)通路（Y為內(nèi)存地址，ADD功能為(AC)+(Y)→(AC))。（5）簡(jiǎn)述完成指令STAZ的數(shù)據(jù)通路（Z為內(nèi)存地址，STA功能為(AC)→(Z)).D主存儲(chǔ)器MAACALU狀態(tài)寄存器操作控制器BC+1例題1（1）A—數(shù)據(jù)緩沖寄存器DRB—指令寄存器IRC—地址寄存器ARD--程序記數(shù)器PC（3）LDAX的數(shù)據(jù)通路：X→AR→M→DR→AC(2)取指令的數(shù)據(jù)通路：PC→AR→M→DR→IR(4)ADDY:Y→AR→M→DR→ALU→ADD→AC(5)STAZ:Z→AR,AC→DR→MD主存儲(chǔ)器MAACALU狀態(tài)寄存器操作控制器BC+1思考用二進(jìn)制碼表示的指令和數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存里，那么CPU是怎樣識(shí)別出它們是數(shù)據(jù)還是指令呢?從時(shí)間上來說，取指令事件發(fā)生在指令周期的第一個(gè)CPU周期中，即發(fā)生在“取指令”階段，而取數(shù)據(jù)事件發(fā)生在指令周期的后面幾個(gè)CPU周期中，即發(fā)生在“執(zhí)行指令”階段。從空間上來說，如果取出的代碼是指令，那么一定送往指令寄存器，如果取出的代碼是數(shù)據(jù)，那么一定送往運(yùn)算器。由此可見，時(shí)間控制對(duì)計(jì)算機(jī)來說是太重要了?？傊?jì)算機(jī)的協(xié)調(diào)動(dòng)作需要時(shí)間標(biāo)志，而時(shí)間標(biāo)志則是用時(shí)序信號(hào)來體現(xiàn)的。節(jié)拍因?yàn)橛?jì)算機(jī)在工作過程中是一個(gè)指令周期接一個(gè)指令周期，在一個(gè)指令周期內(nèi)部是一個(gè)機(jī)器周期接一個(gè)機(jī)器周期，在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)部是一個(gè)節(jié)拍接一個(gè)節(jié)拍地工作。節(jié)拍:在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi),要完成若干個(gè)微操作.這些微操作有的可以同時(shí)進(jìn)行,有的需要按先后次序串行執(zhí)行。因而應(yīng)把一個(gè)機(jī)器周期分為若干個(gè)相等的時(shí)間段，每一個(gè)時(shí)間對(duì)應(yīng)一個(gè)電位信號(hào)，稱為節(jié)拍電位信號(hào)。節(jié)拍電位節(jié)拍的寬度取決于CPU完成一次微操作的時(shí)間，如：ALU一次正確的運(yùn)算，寄存器間的一次傳送等。節(jié)拍電位在各條不同指令的不同機(jī)器周期的不同節(jié)拍中應(yīng)產(chǎn)生什么微操作控制信號(hào)是由指令操作流程圖嚴(yán)格規(guī)定的，所以時(shí)序部件實(shí)質(zhì)上只需要產(chǎn)生各個(gè)機(jī)器周期中的節(jié)拍信息。節(jié)拍脈沖所有的操作是按節(jié)拍進(jìn)行的，在節(jié)拍電位有效期間產(chǎn)生的脈沖叫做“節(jié)拍脈沖”。一個(gè)節(jié)拍中可產(chǎn)生多個(gè)節(jié)拍脈沖。節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖m1m2節(jié)拍電位與節(jié)拍脈沖在廣泛應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)中，一個(gè)節(jié)拍期間產(chǎn)生一個(gè)節(jié)拍脈沖就足夠了，只是這個(gè)節(jié)拍脈沖必須位于節(jié)拍電位的中后期。而且將一個(gè)節(jié)拍的持續(xù)時(shí)間定為一個(gè)主時(shí)鐘周期，主時(shí)鐘本身便可作節(jié)拍脈沖用。第一節(jié)拍mm第二節(jié)拍節(jié)拍電位節(jié)拍脈沖（主時(shí)鐘）于是時(shí)序部件只需要產(chǎn)生節(jié)拍電位信號(hào)就足夠了，每個(gè)節(jié)拍中需要的節(jié)拍脈沖可由主時(shí)鐘來代替，使得時(shí)序部件得以簡(jiǎn)化。節(jié)拍電位與節(jié)拍脈沖節(jié)拍電位和節(jié)拍脈沖所起的控制作用是不同的。電位信號(hào)是信息的載體，即控制信號(hào)，它在數(shù)據(jù)通路傳輸中起著開門或關(guān)門的作用；節(jié)拍脈沖則作為打入脈沖加在觸發(fā)器的脈沖輸入端，起到定時(shí)觸發(fā)器的作用。通常，觸發(fā)器使用電位——脈沖工作方式，節(jié)拍電位控制信息送到D觸發(fā)器的D輸入端，節(jié)拍脈沖送到CP輸入端。邏輯電路邏輯電路信息節(jié)拍電位打入條件節(jié)拍脈沖QQDCP節(jié)拍脈沖節(jié)拍電位節(jié)拍的選取由于不同的機(jī)器周期內(nèi)需要完成的微操作內(nèi)容和個(gè)數(shù)是不同的，因此，不同機(jī)器周期內(nèi)所需要的節(jié)拍數(shù)也不同。節(jié)拍的選取有幾種方法：統(tǒng)一節(jié)拍法以最復(fù)雜的機(jī)器周期為準(zhǔn)定出節(jié)拍數(shù)。這種方法采用統(tǒng)一的、具有相等時(shí)間間隔和相同數(shù)目的節(jié)拍，使得所有的機(jī)器周期長(zhǎng)度是相等的，因此稱為定長(zhǎng)CPU周期。節(jié)拍的選取在照顧多數(shù)機(jī)器周期要求的情況下，選取適當(dāng)?shù)墓?jié)拍數(shù)作為基本節(jié)拍。如果在某個(gè)機(jī)器周期內(nèi)統(tǒng)一的節(jié)拍數(shù)無法完成該周期的全部操作，則延長(zhǎng)一個(gè)或兩個(gè)節(jié)拍。分散節(jié)拍法按照機(jī)器周期的實(shí)際需要安排節(jié)拍數(shù)，需要多少節(jié)拍，就發(fā)出多少節(jié)拍。這種方法可以避免浪費(fèi)，提高時(shí)間利用率。由于各機(jī)器周期長(zhǎng)度不同，因此稱為不定長(zhǎng)CPU周期。延長(zhǎng)節(jié)拍法時(shí)序部件脈沖源脈沖源即主時(shí)鐘，通常由石英晶體振蕩器和與非門組成的正反饋振蕩電路組成。脈沖源在機(jī)器上電后立即產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，直到關(guān)電源為止，不允許有任何的間斷。它相當(dāng)于人的脈搏。節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器節(jié)拍信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生各個(gè)機(jī)器周期中的節(jié)拍信號(hào)。時(shí)序部件用來產(chǎn)生計(jì)算機(jī)在執(zhí)行機(jī)器指令過程中的時(shí)序信號(hào)。時(shí)序部件通常由脈沖源、節(jié)拍電位發(fā)生器和啟停邏輯三部分組成。時(shí)序部件啟停邏輯計(jì)算機(jī)上電后會(huì)立即產(chǎn)生一定頻率的主時(shí)鐘，這并不意味著計(jì)算機(jī)已開始工作。只有通過啟停邏輯部件將機(jī)器啟動(dòng)起來，時(shí)序部件才開始產(chǎn)生節(jié)拍信息（節(jié)拍電位和節(jié)拍脈沖），以控制全機(jī)開始工作。控制方式控制器控制一條指令執(zhí)行的過程，實(shí)質(zhì)上是依次執(zhí)行一個(gè)確定的微操作序列的過程。由于不同指令所對(duì)應(yīng)的微操作數(shù)及其復(fù)雜程度不同，因此每條指令和每個(gè)微操作所需的執(zhí)行時(shí)間也不同。將如何形成控制不同微操作序列所采用的時(shí)序控制方式稱為控制器的控制方式。常用的控制方式有同步控制、異步控制和混合控制等三種不同的控制方式?？刂品绞酵娇刂仆娇刂品绞接直环Q做統(tǒng)一控制方式，使所有機(jī)器指令具有完全相同的執(zhí)行時(shí)間，即指令周期相同。顯然，只能按照指令系統(tǒng)中功能最強(qiáng)、執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的指令來確定指令周期的長(zhǎng)度。例如某指令系統(tǒng)中執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的指令需要20個(gè)節(jié)拍才能完成全部功能，而最簡(jiǎn)單的指令只需要4個(gè)節(jié)拍，那么全機(jī)統(tǒng)一的指令周期只能定義為20個(gè)節(jié)拍，于是執(zhí)行任何一條指令都要給出20個(gè)節(jié)拍的時(shí)間，這對(duì)于許多簡(jiǎn)單指令來說將造成時(shí)間上的很大浪費(fèi)。特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但是不利于發(fā)揮計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的潛力。控制方式異步控制方式又可稱做“分散控制方式”，按照各條機(jī)器指令的實(shí)際需要設(shè)置它們的指令周期。每條指令、每個(gè)操作控制信號(hào)需要多少時(shí)間就占用多少時(shí)間。這意味著每條指令的指令周期可由多少不等的機(jī)器周期數(shù)組成；也可以是當(dāng)控制器發(fā)出某一操作控制信號(hào)后，等待執(zhí)行部件完成操作后發(fā)“回答”信號(hào)，再開始新的操作。特點(diǎn)：不浪費(fèi)時(shí)間，但控制上太復(fù)雜，一個(gè)指令系統(tǒng)中可能包含十幾種甚至幾十種不同長(zhǎng)度的指令周期，這對(duì)時(shí)序部件的要求太高，實(shí)現(xiàn)起來比較困難?？刂品绞交旌峡刂品绞郊幸陨蟽煞N控制方式的優(yōu)點(diǎn)。情況（1）

大部分操作序列安排在固定的機(jī)器周期中，對(duì)某些時(shí)間難以確定的操作則以執(zhí)行部件的“回答”信號(hào)作為本次操作的結(jié)束；情況（2）機(jī)器周期的節(jié)拍脈沖數(shù)固定，但是各條指令周期的機(jī)器周期數(shù)不固定。特點(diǎn)：不浪費(fèi)很多時(shí)間，控制上又不很復(fù)雜，成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中廣泛采用的控制方式?？刂破饕慌_(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)基本上可以劃分為兩大部分——控制部件和執(zhí)行部件?？刂破骶褪强刂撇考?，而運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備相對(duì)控制器而言，就是執(zhí)行部件?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)可分為組合邏輯型、PLA控制型和微程序控制型幾種。控制器也稱為硬布線控制器，是早期計(jì)算機(jī)的一種設(shè)計(jì)方法。它直接由各種類型的邏輯門和觸發(fā)器等構(gòu)成一般來說，其設(shè)計(jì)過程為：微操作綜合形式邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式用邏輯部件實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式優(yōu)點(diǎn)：速度快，微操作控制信號(hào)的產(chǎn)生速度取決于所使用邏輯門的延遲時(shí)間。缺點(diǎn)：由于微操作控制信號(hào)少則幾十個(gè)，多則幾百個(gè)甚至更多，因此設(shè)計(jì)工作量大，而且不便于修改。并且設(shè)計(jì)非常煩瑣，非常具體，不允許有任何錯(cuò)誤，一旦設(shè)計(jì)完畢，要作任何修改將非常困難。組合邏輯控制器控制器PLA控制器的設(shè)計(jì)方法與組合邏輯控制器相同，只是實(shí)現(xiàn)方法不同，它采用PLA陣列，所以，從設(shè)計(jì)思想來看是組合邏輯控制器，從實(shí)現(xiàn)方法來看是存儲(chǔ)邏輯控制器。將機(jī)器指令的操作（從取指令到執(zhí)行）分解為若干個(gè)更基本的微操作序列，并將有關(guān)的控制信息（微命令）以微碼形式編成微指令輸入到控制存儲(chǔ)器中。這樣，每條機(jī)器指令將與一段微程序?qū)?yīng)，取出微指令就產(chǎn)生微命令，實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令要求的信息傳送與加工。微程序控制器又稱存儲(chǔ)邏輯控制器。

PLA控制器微程序控制器控制器微程序控制器的核心部件是存儲(chǔ)微程序的控制存儲(chǔ)器（CM），一般用只讀存儲(chǔ)器(ROM)構(gòu)成，而EPROM的出現(xiàn)為修改微程序提供了可能。微程序設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將程序設(shè)計(jì)技術(shù)和存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合，即用程序設(shè)計(jì)的思想方法來組織操作控制邏輯，將微操作控制信號(hào)按一定的規(guī)則進(jìn)行信息編碼（代碼化），形成控制字（微指令），在把這些微指令按時(shí)間先后排列起來構(gòu)成微程序，存放在CM中。微程序控制器基本思想利用軟件方法來設(shè)計(jì)硬件的一門技術(shù)，即仿照通常的解題程序的方法，把操作控制信號(hào)編成所謂的“微指令”，存放到控制存儲(chǔ)器中。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，逐條讀出這些微指令，從而產(chǎn)生全機(jī)所需要的各種操作控制信號(hào)，使相應(yīng)部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。微程序控制器基本概念微命令——控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令，它是構(gòu)成控制序列的最小單位。微操作——執(zhí)行部件接受微命令后所進(jìn)行的操作。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程。微指令——在機(jī)器的一個(gè)節(jié)拍中，一組實(shí)現(xiàn)一定操作功能的微命令。微程序——實(shí)現(xiàn)一條機(jī)器指令功能的許多條微指令組成的序列。微程序控制器基本概念微指令周期——執(zhí)行一條微指令和取出下一條微指令所需的時(shí)間。通常一個(gè)微指令周期與一個(gè)CPU周期的時(shí)間相等。相斥性微命令——不能在同一個(gè)微周期中出現(xiàn)的微命令。相容性微命令——能在同一個(gè)微周期中出現(xiàn)的微命令。微地址——存放控制字的控制存儲(chǔ)器的單元地址。微程序控制器要求計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)確定了一定的算法以后便可編寫相應(yīng)的程序，最終成為機(jī)器可直接執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言程序，而任何一條機(jī)器指令可由一段微程序來解釋，它們之間的關(guān)系如圖：ADDR1,R2STAm112：iI+1：m機(jī)器語(yǔ)言程序問題的算法12：n12：kADD指令微程序STA指令微程序?qū)⒂布浕蔀槲⒊绦蛭⒊绦蚩刂破黠@然，各條機(jī)器指令所對(duì)應(yīng)的微程序長(zhǎng)度可各不相同，它取決于機(jī)器指令功能的強(qiáng)弱，當(dāng)然也與微指令本身的功能強(qiáng)弱有關(guān)。于是機(jī)器指令的執(zhí)行過程就成為與之相對(duì)應(yīng)的微程序的執(zhí)行過程，機(jī)器指令執(zhí)行過程中需要的微命令便由各條微指令來產(chǎn)生。這種控制方式稱做微程序控制方式，其相應(yīng)的部件稱做“微程序控制器”。微程序控制器微程序是由微指令組成的，用于描述機(jī)器指令，它實(shí)際上是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器，是由計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者事先編制好并存放在控制存儲(chǔ)器中的，一般不提供給用戶。程序由機(jī)器指令組成，是由軟件設(shè)計(jì)人員事先編制好并存放在主存或輔存中的。所以說，微程序控制的計(jì)算機(jī)涉及兩個(gè)層次：一個(gè)是機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言程序員看到的傳統(tǒng)機(jī)器層，包括：機(jī)器指令、工作程序和主存儲(chǔ)器；另一個(gè)是機(jī)器設(shè)計(jì)者看到的微程序?qū)?，包括：微指令、微程序和控制存?chǔ)器。微程序控制器（1）一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序，這個(gè)微程序是由若干條微指令序列組成。因此，一條機(jī)器指令的功能是由若干條微指令組成的序列來實(shí)現(xiàn)的。即：一條機(jī)器指令所完成的操作分若干條微指令來完成，由微指令進(jìn)行解釋和執(zhí)行。（2）指令、程序、地址與內(nèi)存儲(chǔ)器有關(guān)；微指令、微程序、微地址與控制存儲(chǔ)器有關(guān)。（3）每一個(gè)CPU周期就對(duì)應(yīng)一條微指令。機(jī)器指令與微指令的關(guān)系微程序控制器采用微程序控制的計(jì)算機(jī)，把所有的微程序集中存放在一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器中，通常將其稱之為控制存儲(chǔ)器CM(ControlMemory)。由于微程序一旦設(shè)計(jì)完畢，不允許改變，只允許執(zhí)行，因此控制存儲(chǔ)器通常由EPROM構(gòu)成，每條微指令在控制存儲(chǔ)器中占用一個(gè)地址，控制存儲(chǔ)器的容量取決于微指令的字長(zhǎng)和微程序的總長(zhǎng)度?！締枴恳粫?huì)兒取機(jī)器指令，一會(huì)兒取微指令，它們之間到底是什么關(guān)系?微程序控制器一條機(jī)器指令的功能是由若干條微指令組成的序列來實(shí)現(xiàn)的指令、程序、地址與內(nèi)存儲(chǔ)器有關(guān)微指令、微程序、微地址與控制存儲(chǔ)器有關(guān)微程序控制器原理框圖

微程序控制器由控制存儲(chǔ)器、微指令寄存器和地址轉(zhuǎn)移邏輯三大部分組成。微指令寄存器用來存放由控制存儲(chǔ)器讀出的一條微指令信息。其中微地址寄存器決定將要訪問的下一條微指令的地址，而微命令寄存器則保存一條微指令的操作控制字段和判別測(cè)試字段的信息。微程序控制器原理框圖

控制存儲(chǔ)器用來存放實(shí)現(xiàn)全部指令系統(tǒng)的微程序，它是一種只讀存儲(chǔ)器。一旦微程序固化，機(jī)器運(yùn)行時(shí)則只讀不寫。其工作過程是：每讀出一條微指令，則執(zhí)行這條微指令；接著又讀出下一條微指令，又執(zhí)行這一條微指令……。讀出一條微指令并執(zhí)行微指令的時(shí)間總和稱為一個(gè)微指令周期。通常，在串行方式的微程序控制器中，微指令周期就是只讀存儲(chǔ)器的工作周期?？刂拼鎯?chǔ)器的字長(zhǎng)就是微指令字的長(zhǎng)度，其存儲(chǔ)容量視機(jī)器指令系統(tǒng)而定，即取決于微程序的數(shù)量。對(duì)控制存儲(chǔ)器的要求是速度快，讀出周期要短。微程序控制器原理框圖在一般情況下，微指令由控制存儲(chǔ)器讀出后直接給出下一條微指令的地址，通常我們簡(jiǎn)稱微地址，這個(gè)微地址信息就存放在微地址寄存器中。如果微程序不出現(xiàn)分支，那么下一條微指令的地址就直接由微地址寄存器給出。當(dāng)微程序出現(xiàn)分支時(shí)，意味著微程序出現(xiàn)條件轉(zhuǎn)移。在這種情況下，通過判別測(cè)試字段P和執(zhí)行部件的“狀態(tài)條件”反饋信息，去修改微地址寄存器的內(nèi)容，并按改好的內(nèi)容去讀下一條微指令。地址轉(zhuǎn)移邏輯就承擔(dān)自動(dòng)完成修改微地址的任務(wù)。微指令格式微指令與機(jī)器指令類似，由微操作碼和微地址碼構(gòu)成。微操作碼部分用來確定該微指令所能產(chǎn)生的微命令，因此可稱它為“控制字段”;微地址碼用來確定將要執(zhí)行的下條微指令在控制存儲(chǔ)器中的地址。微指令的控制字段根據(jù)微指令中控制字段的構(gòu)成方式可分為水平型和垂直型兩種格式。微指令格式（1）水平型微指令水平型微指令指一次能定義并執(zhí)行多個(gè)并行操作控制信號(hào)的微命令。其一般格式為：控制字段判別測(cè)試字段下地址字段按照控制字段的編碼方法不同，水平型微指令又分為三種：全水平型（不譯碼法）微指令字段譯碼法水平型微指令全水平型和字段譯碼法水平型相混合的水平型微指令微指令格式全水平型（不譯碼法）微指令將微指令操作控制字段的每個(gè)二進(jìn)制位定義為一個(gè)微命令，直接送往相應(yīng)的控制點(diǎn)。特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，不需要加微命令譯碼器。但控制字段比較長(zhǎng)，而且CM容量較大。因?yàn)榭刂谱侄蔚目偽粩?shù)應(yīng)是全微命令的總個(gè)數(shù)，而它們同時(shí)置1的可能性很少，甚至沒有?！痢痢痢恋刂纷侄蜟1C2C3Cn…微指令格式字段譯碼法水平型微指令將控制字段分成許多個(gè)子字段，每個(gè)子字段設(shè)置一個(gè)譯碼器，任何微命令都是經(jīng)過譯碼器后產(chǎn)生的。地址字段××××××××××××××譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器譯碼器A0A3B0B15C0C7D0D3E0E7A字段B字段C字段D字段E字段顯然，任何時(shí)候任何一個(gè)子段中只能產(chǎn)生一個(gè)微命令，即任何一個(gè)子字段中所包含的微命令構(gòu)成一個(gè)“相斥類”的微命令組，它們是不允許同時(shí)產(chǎn)生的微命令。與此相反，處于不同子字段中的微命令，它們構(gòu)成一個(gè)“相容類”的微命令組，允許它們?cè)谝粭l微指令中并行產(chǎn)生。微指令格式特點(diǎn)：仍具有一定的并行性，其并行產(chǎn)生的微命令的個(gè)數(shù)取決于子字段的段數(shù)。它能有效地縮短控制字段的長(zhǎng)度。實(shí)際中也可將全水平型和字段譯碼法水平型結(jié)合起來形成混合的的水平型微指令。地址字段××××××××××××××譯碼器譯碼器譯碼器A0A3B0B15C0C7D0D3E0E1E2A字段B字段C字段D字段E字段微指令格式（2）垂直型微指令微指令中設(shè)置微操作碼字段，采用微操作碼編譯法，由微操作碼規(guī)定微指令的功能。具體格式為：垂直型微指令完全仿照機(jī)器指令的格式，它不具有并行性，每條指令只能產(chǎn)生一個(gè)微命令。特點(diǎn)：每條微指令的功能簡(jiǎn)單，因此，實(shí)現(xiàn)一條機(jī)器指令的微程序要比水平型微指令編寫的微程序長(zhǎng)得多。地址字段目標(biāo)部件地址源部件地址×××××譯碼器水平型微指令和垂直型微指令的比較（1）水平型微指令并行操作能力強(qiáng)，效率高，靈活性強(qiáng)，垂直型微指令則較差。（2）水平型微指令執(zhí)行一條指令的時(shí)間短，垂直型微指令執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)。（3）由水平型微指令解釋指令的微程序，有微指令字較長(zhǎng)而微程序較短的特點(diǎn)。垂直型微指令則相反，微指令字比較短而微程序長(zhǎng)。（4）水平型微指令的可讀性較差，用戶難以掌握，而垂直型則較好。微指令格式微指令的地址字段由于微程序在控制存儲(chǔ)器中有兩種不同的存放方式：連續(xù)存放和不連續(xù)存放。兩種方式下的地址字段格式不同。（1）斷定方式控制字段判別測(cè)試字段下地址字段也稱為“下址字段法”。組成一個(gè)微程序的多條微指令在控制存儲(chǔ)器中不連續(xù)存放，當(dāng)微程序不產(chǎn)生分支時(shí)，后續(xù)微地址直接由下地址字段給出，否則有若干個(gè)后續(xù)地址可以選擇，此時(shí)必須由的“判別測(cè)試”和“狀態(tài)條件”信息來選擇其中一個(gè)微地址。微指令格式條件測(cè)試字段的長(zhǎng)度取決于條件轉(zhuǎn)移類微指令可判定的外部條件的個(gè)數(shù)。如果外部條件有4個(gè)，考慮到還有無條件轉(zhuǎn)移的情況，采用編碼方式條件測(cè)試字段至少應(yīng)有3位；微指令地址字段的長(zhǎng)度取決于控制存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)。當(dāng)一條微指令被取出時(shí)，下一條微指令的地址送AR。由于在微指令中設(shè)置一個(gè)下地址字段來指明下一條要執(zhí)行的微指令地址，所以無需設(shè)置轉(zhuǎn)移微指令，但增加了指令字的長(zhǎng)度?？刂谱侄闻袆e測(cè)試字段下地址字段微指令格式（2）增量方式也稱“計(jì)數(shù)器方式”，這種方式是模仿機(jī)器指令的做法，要求組成一個(gè)微程序的多條指令在控制寄存器中連續(xù)存放。一般情況下微指令順序執(zhí)行，只有遇到轉(zhuǎn)移類指令才會(huì)改變微程序的執(zhí)行順序。因此微指令中可不包含地址字段，但是同樣需要考慮到條件轉(zhuǎn)移類微指令的需要，應(yīng)設(shè)置一個(gè)條件測(cè)試字段。另外要求控制器中設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的微程序計(jì)數(shù)器（pc），一般情況下由pc的不斷加“1”計(jì)數(shù)指向下條微指令的地址，遇到轉(zhuǎn)移類的微指令時(shí)，可用修改pc內(nèi)容的辦法來實(shí)現(xiàn)微程序的轉(zhuǎn)移?？刂谱侄闻袆e測(cè)試字段微指令格式（3）增量方式與斷定方式的結(jié)合在這種控制方式中，微地址寄存器有計(jì)數(shù)功能，但在微指令中仍設(shè)置一個(gè)順序控制字段，它分成兩個(gè)部分：條件選擇字段與轉(zhuǎn)移地址字段。由這兩個(gè)字段結(jié)合，當(dāng)轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將轉(zhuǎn)移地址字段作下一個(gè)微地址，若無轉(zhuǎn)移要求，則微地址寄存器計(jì)數(shù)得到下一條微指令的地址。例題【例】微地址寄存器有6位(μA5-μA0)，當(dāng)需要修改其內(nèi)容時(shí)，可通過某一位觸發(fā)器的強(qiáng)置端S將其置“1”?，F(xiàn)有三種情況：(1)執(zhí)行“取指”微指令后，微程序按IR的OP字段(IR3-IR0)進(jìn)行16路分支；(2)執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移指令微程序時(shí)，按進(jìn)位標(biāo)志C的狀態(tài)進(jìn)行2路分支；(3)執(zhí)行控制臺(tái)指令微程序時(shí)，按IR4，IR5的狀態(tài)進(jìn)行4路分支。請(qǐng)按多路轉(zhuǎn)移方法設(shè)計(jì)微地址轉(zhuǎn)移邏輯。例題按所給設(shè)計(jì)條件，微程序有三種判別測(cè)試，分別為P1，P2，P3。由于修改μA5-μA0內(nèi)容具有很大靈活性，現(xiàn)分配如下：(1)用P1和IR3-IR0修改μA3-μA0；(2)用P2和C修改μA0；(3)用P3和IR5，IR4修改μA5，μA4。另外還要考慮時(shí)間因素T4(假設(shè)CPU周期最后一個(gè)節(jié)拍脈沖)，故轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式如下：例題μA5=P3·IR5·T4μA4=P3·IR4·T4μA3=P1·IR3·T4μA2=P1·IR2·T4μA1=P1·IR1·T4μA0=P1·IR0·T4+P2·C·T4由于從觸發(fā)器強(qiáng)置端修改，故前5個(gè)表達(dá)式可用“與非”門實(shí)現(xiàn)，最后一個(gè)用“與或非”門實(shí)現(xiàn)。下圖僅畫出了μA2、μA1、μA0觸發(fā)器的微地址轉(zhuǎn)移邏輯圖。微指令格式舉例某機(jī)共包含17個(gè)微命令，各條機(jī)器指令中可判定的外部條件共兩個(gè)：CF和ZF。假定采用斷定方式和全水平型微指令格式，控制存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)為16（字），那么可采用的微指令格式如圖所示：2322212019181716151413121110987654321·······················LDR3’LDR1’R1→YR2→YR3→YMRD’LDIR’PC+1LDR2’R1→XR2→XDR→X+－LDDR’LDAR’P1P2直接地址微指令格式舉例2322212019181716151413121110987654321·······················LDR3’LDR1’R1→YR2→YR3→YMRD’LDIR’PC+1LDR2’R1→XR2→XDR→X+－LDDR’LDAR’P1P2直接地址可以看出，17位控制字段可分別產(chǎn)生17個(gè)微命令，任何一條微指令中要并行產(chǎn)生哪些微命令，只需將相應(yīng)位置“1‘。微地址地段占4位，表明控制存儲(chǔ)器可存放16（=24）條微指令，條件測(cè)試字段占2位，采用編碼方式，最多可有3個(gè)供測(cè)試的外部條件，加上不轉(zhuǎn)移的情況正好構(gòu)成4種編碼，該機(jī)只提供兩個(gè)外部條件，即運(yùn)算結(jié)果是否為”0“（ZF=1）和進(jìn)位位是否為”1“（CF=1），顯然是夠用了。01010010010000000001001R1+R2→R2垂直型微指令格式舉例下面舉4條垂直型微指令的微指令格式加以說明。設(shè)微指令字長(zhǎng)為16位，微操作碼3位。(1)寄存器-寄存器傳送型微指令其功能是把源寄存器數(shù)據(jù)送目標(biāo)寄存器。13—15位為微操作碼(下同)，源寄存器和目標(biāo)寄存器編址各5位，可指定31個(gè)寄存器。垂直型微指令格式舉例(2)運(yùn)算控制型微指令其功能是選擇ALU的左、右兩輸入源信息，按ALU字段所指定的運(yùn)算功能(8種操作)進(jìn)行處理，并將結(jié)果送入暫存器中。左、右輸入源編址可指定32種信息源之一。垂直型微指令格式舉例（3）訪問主存微指令其功能是將主存中一個(gè)單元的信息送入寄存器或者將寄存器的數(shù)據(jù)送往主存。存儲(chǔ)器編址是指按規(guī)定的尋址方式進(jìn)行編址。第1，2位指定讀操作或?qū)懖僮?取其之一)。垂直型微指令格式舉例(4)條件轉(zhuǎn)移微指令其功能是根據(jù)測(cè)試對(duì)象的狀態(tài)決定是轉(zhuǎn)移到D所指定的微地址單元，還是順序執(zhí)行下一條微指令。9位D字段不足以表示一個(gè)完整的微地址，但可以用來替代現(xiàn)行μPC的低位地址。測(cè)試條件字段有4位，可規(guī)定16種測(cè)試條件。微程序舉例“十進(jìn)制加法”指令的功能是用BCD碼來完成十進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算，在運(yùn)算時(shí)，和＞9，加6修正。假設(shè)數(shù)a和b已存放在R1和R2兩個(gè)寄存器中，數(shù)6存放在R3寄存器中。先進(jìn)行a+b+6運(yùn)算，然后判斷有無進(jìn)位進(jìn)行修正。微程序舉例微程序舉例第一條微指令的二進(jìn)制編碼是00000000000011111100000第二條微指令的二進(jìn)制編碼是01010010010000000001001第三條微指令的二進(jìn)制編碼是01000100110000000010000第四條微指令的二進(jìn)制編碼是010001001001000000000002322212019181716151413121110987654321·······················LDR3’LDR1’R1→YR2→YR3→YMRD’LDIR’PC+1LDR2’R1→XR2→XDR→X+－LDDR’LDAR’P1P2直接地址例題1設(shè)某計(jì)算機(jī)運(yùn)算器框圖如圖(a)所示，其中ALU為16位的加法器(高電平工作)，SA,SB為16位暫存器。4個(gè)通用寄存器由D觸發(fā)器組成，Q端輸出，其讀、寫控制功能見下表。例題1機(jī)器采用串行微程序控制方式，其微指令周期見圖（b)。其中讀ROM是從控存中讀出一條微指令時(shí)間，為1μs；ALU工作是加法器做加法運(yùn)算，為500ns；m1是讀寄存器時(shí)間，為500ns；m2是寫寄存器的工作脈沖寬度，為100ns。例題1RA0RA1：讀R0-R3的選擇控制WA0WA1：寫R0-R3的選擇控制R：寄存器讀命令W：寄存器寫命令LDSA：打入SA的控制信號(hào)LDSB：打入SB的控制信號(hào)SB-ALU：傳送SB的控制信號(hào)SB-ALU：傳送SB的控制信號(hào),并使加法器最低位加1.Reset：清暫存器SB為零的信號(hào)~：一段微程序結(jié)束，轉(zhuǎn)入取機(jī)器指令的控制信號(hào)RA0RA1WA0WA1RWLDSALDSBSB-ALUSB-ALUReset~

微指令字長(zhǎng)12位，微指令格式如下：例題1要求：用二進(jìn)制代碼寫出如下指令的微程序：(1)“ADDR0，R1”指令，即(R0)+(R1)→R1(2)“SUBR2，R3”指令，即(R3)-(R2)→R3(3)“MOVR2，R3”指令，即(R2)→(R3)例題1畫出三條指令的微指令的微程序流程圖，如下圖所示。(1)“ADDR0，R1”指令，即(R0)+(R1)→R1(2)“SUBR2，R3”指令，即(R3)-(R2)→R3(3)“MOVR2，R3”指令，即(R2)→(R3)其中未考慮“取指周期”和順序控制問題，也即微程序僅考慮“執(zhí)行周期”，微指令序列的順序用數(shù)字標(biāo)號(hào)標(biāo)在每條微指令的右上角。每一框表示一條微指令。例題1RA0RA1WA0WA1RWLDSALDSBSB-ALUSB-ALUReset~

微指令格式例題1例：某機(jī)采用微程序控制方式，微指令字長(zhǎng)24位，水平型編碼控制的微指令格式，斷定方式，共有微命令30個(gè)，構(gòu)成4個(gè)相斥類，各包含5個(gè)、8個(gè)、14個(gè)和3個(gè)微命令，外部條件共3個(gè)。（1）控制存儲(chǔ)器的容量應(yīng)為多少？（2）設(shè)計(jì)出微指令的具體格式。微指令格式例題1（1）微指令字長(zhǎng)24位，除了15位用于譯碼和外部條件外，還剩9位用于下地址位，故控制存儲(chǔ)器的容量應(yīng)為512×24。（2）微指令的具體格式為：選5個(gè)微命令××××××××××××××××……×3：8譯碼器4：164：16譯碼器2：4譯碼器2：4譯碼器選8個(gè)微命令選14個(gè)微命令選5個(gè)微命令控制3個(gè)轉(zhuǎn)移下地址字段9位………………………………微指令格式例題2例：已知某運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它具有+（加）、－（減）、M（傳送）三種操作。（1）寫出圖中1~12表示的運(yùn)算器操作的微命令。（2）指出相斥性微操作。（3）設(shè)計(jì)適合此運(yùn)算的微指令格式。10101112ALU鎖存器A鎖存器BR1R2R3123789456BUS微指令格式例題2101112ALU鎖存器A鎖存器BR1R2R3123789456BUS1:+2:－3:M4:R1→A5:R2→A6:R3→A7:R3→B8:R2→B9:R1→B10:BUS→R111:BUS→R212:BUS→R3以下幾組命令是相斥的：+、－、MR1→AR2→AR3→AR3→BR2→BR1→BBUS→R1BUS→R2BUS→R3微指令格式例題2此運(yùn)算器的微指令格式如圖：××××××××00：不操作01：+10：－11：M00：不操作01：R1→A10：R2→A11：R3→A00：不操作01：R1→B10：R2→B11：R3→B00：不操作01：BUS→R110：BUS→R211：BUS→R3微程序控制器設(shè)計(jì)步驟（1）根據(jù)CPU的結(jié)構(gòu)圖寫出每條指令的操作流程圖并分解成微操作序列（2）使用混合控制法對(duì)微命令進(jìn)行編碼（3）選擇合適的控制時(shí)序（4）為微指令安排微地址(下址字段法)（5）畫出微程序控制器組成框圖控制器設(shè)計(jì)CPU結(jié)構(gòu)圖如圖所示,設(shè)計(jì)以下幾條指令的微程序控制器.ALU累加器ACDR操作控制器指令譯碼器OPIR(AR)狀態(tài)寄存器PCAR存儲(chǔ)器MREQR/WDBUSARPCAR+1DBUSPCDBUSDRDRACACDRc+DRALUDRIRIRIR

DBUS…控制器設(shè)計(jì)CLA；清0ADDID；I=0為直接尋址，即(AC)+(D)AC；I=1為間接尋址，即(AC)+((D))ACSTAID；I=0為直接尋址，即(AC)(D)；I=1為間接尋址，即(AC)((D))

LDAID；I=0為直接尋址，即(D)

(AC))；I=1為間接尋址，即((D))(AC)JMPID；I=0為直接尋址，即(D)

(PC))；I=1為間接尋址，即((D))(PC)控制器設(shè)計(jì)微程序控制器設(shè)計(jì)：（1）根據(jù)CPU結(jié)構(gòu)框圖寫出指令的操作流程圖PCARR,+1DBUSDRDRIRIR(AR)DBUSDBUSARIR(AR)DBUSDBUSARIR(AR)DBUSDBUSARIR(AR)DBUSDBUSARI=1?I=1?I=1?I=1?R,DBUSARR,DBUSARR,DBUSARR,DBUSARR,DBUSDRDRALU,+ACDRWR,DBUSDRDRACRDBUSPCCYYYYNNNNCLAADDSTALDAJMP控制器設(shè)計(jì)(2)選同步控制方式，采用二相控制時(shí)序如下：T1T2微指令周期微指令周期微指令周期（3）對(duì)微命令進(jìn)行編碼。00：不操作01：DBUSAR10：DBUSDR11：DBUSPC*************00：不操作01：DRIR10：DRAC11：DRALU0:不操作1:IR(AR)DBUS0：不操作1：ACDR0：不操作1：+10：不操作1：+0:R/W=01:R/W=10：不操作1：C0:MREQ=01:MREQ=10:微命令1:轉(zhuǎn)移微指令0：不操作1：PCAR斷定方式安排微地址(3)安排微地址斷定方式（下址字段法）。圖中有17條微指令，地址需要5位即可（用二進(jìn)制表示），但在每一條微指令中均要加一下址字段和控制字段。有兩種轉(zhuǎn)移情況，用P1、P2來控制，此時(shí)微指令格式為：微命令字段轉(zhuǎn)移控制（P1P2）下址字段（A4A3A2A1A0）轉(zhuǎn)移地址修改方案如下：AR4AR3AR2AR1AR0IR15IR14IR13IR12P1=1P2=1微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式為：AR4=IR15P1T2AR3=IR14P1T2AR2=IR13P1T2AR0=IR12P2T2斷定方式安排微地址地址安排如圖所示：PCARR,+10000001DBUSDRDRIR10000100000000001IR(AR)DBUSDBUSAR0100100IR(AR)DBUSDBUSAR0101000R,DBUSAR0000100R,DBUSDR0000011DRALU,+000000000011R,DBUSAR0001000ACDR,W0000000C0000000CLA(IR15IR14IR13=000)ADD(IR15IR14IR13=001)STA(IR15IR14IR13=010)0011000010010100010100100IR12=1IR12=001000IR12=0IR12=101001斷定方式微程序控制器組成框圖控制存儲(chǔ)器CM微命令字段P1P2下址字段微命令字段P1P2A4A3A2A1A0地址轉(zhuǎn)移邏輯微指令譯碼器……時(shí)序T1T2微操作命令PCARACDR微地址寄存器P1P2AR4AR3AR2AR0IR指令寄存器IR15IR14IR13IR12P1P2T2微指令寄存器增量方式安排微地址計(jì)數(shù)器法地址盡量連續(xù)，在分支處加一轉(zhuǎn)移微指令。有15條微指令，加一些轉(zhuǎn)移微指令，地址為6位較好安排（用二進(jìn)制表示）。有兩種轉(zhuǎn)移情況，轉(zhuǎn)移微指令格式為：轉(zhuǎn)移微指令標(biāo)志T轉(zhuǎn)移地址（A5A4A3A2A1A0）轉(zhuǎn)移控制（P1P2)轉(zhuǎn)移地址修改方案如下：微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式為：PC5=IR15P1T2PC4=IR14P1T2PC3=IR13P1T2PC0=IR12P2T2PC5PC4PC3PC1PC0IR15IR14IR13IR12P1=1P2=1PC2增量方式安排微地址地址安排如圖所示：PCARR,+1DBUSDRDRIR000000000001IR(AR)DBUSDBUSARIR(AR)DBUSDBUSARR,DBUSARR,DBUSDRDRALU,+010000R,DBUSARACDR,WCCLA(IR15IR14IR13=000)ADD(IR15IR14IR13=001)STA(IR15IR14IR13=010)001011000011010011001110001111IR12=1IR12=0010111IR12=0IR12=1010110T=1000011P1=1000010T=1001110P2=1001100T=1000000P1=0P2=0010001T=1010110P2=1010100T=1000000P1=0P2=0011000增量方式安排微地址IR(AR)DBUSDBUSARIR(AR)DBUSDBUSARR,DBUSARR,DBUSDRDRALU,+100000R,DBUSARR,DBUSPCLDA(IR15IR14IR13=011)JMP(IR15IR14IR13=100)011011100011011110011111IR12=1IR12=0100111IR12=0IR12=1100110T=1011110P2=1011100T=1000000P1=0P2=0100001T=1100110P2=1100100T=1000000P1=0P2=0101000增量方式微程序控制器組成框圖控制存儲(chǔ)器CM微指令寄存器P1P2地址轉(zhuǎn)移邏輯微指令譯碼器……時(shí)序T1T2微操作命令PCARACDR微程序計(jì)數(shù)器PCP1P2PC5PC4PC3PC0IR指令寄存器IR15IR14IR13IR12P1P2T……A5A4A3A2A1A0T=0時(shí)微指令寄存器輸出微操作命令；T=1時(shí)微指令寄存器輸出轉(zhuǎn)移指令；T1和T2用于定時(shí)一條微指令中的微命令；T1=1將轉(zhuǎn)移地址送PC，T2=1時(shí)如果P1+P2=1則修改PC?；旌戏绞桨才盼⒌刂吩谶@種控制方式中，微指令寄存器有計(jì)數(shù)功能，但微指令中仍設(shè)置條件選擇字段與轉(zhuǎn)移地址字段。這兩個(gè)字段相結(jié)合，當(dāng)轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將轉(zhuǎn)移地址字段作下一個(gè)微地址；若無轉(zhuǎn)移要求，則直接從微程序計(jì)數(shù)器中取得下一條指令。此方法不需要專門的轉(zhuǎn)移微指令，有15條微指令，地址需要5位（用二進(jìn)制表示），有兩種轉(zhuǎn)移情況，用P1、P2來控制，微指令格式為：微命令字段轉(zhuǎn)移控制（P1P2）下址字段（A4A3A2A1A0）混合方式安排微地址（1）順序：P1P2=00，由PC計(jì)數(shù)得到下址地址；（2）無條件轉(zhuǎn)移：P1P2=01；（3）兩分支（P1P2=10）：IR12=0則轉(zhuǎn)移，IR12=1則順序；（4）多分支（P1P2=11）：地址修改方案如下：AR4AR3AR2AR1AR0IR15IR14IR13P1=1微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式為：AR4=IR15P1P2T2AR3=IR14P1P2T2AR2=IR13P1P2T2微命令字段轉(zhuǎn)移控制（P1P2）下址字段（A4A3A2A1A0）混合方式安排微地址地址安排如圖所示：PCARR,+100DBUSDRDRIR11000100000000001IR(AR)DBUSDBUSAR1001000IR(AR)DBUSDBUSAR1001100R,DBUSAR00R,DBUSDR00DRALU,+010000001001R,DBUSAR00ACDR,W0100000C0100000CLA(IR15IR14IR13=000)ADD(IR15IR14IR13=001)STA(IR15IR14IR13=010)00110000100101000111IR12=1IR12=001100IR12=0IR12=10101101000混合方式微程序控制器組成框圖控制存儲(chǔ)器CM微命令字段P1P2下址字段微命令字段P1P2A4A3A2A1A0微指令譯碼器……微操作命令微指令寄存器譯碼器……30……門2131ARResetT2T1OPI(IR12)IR(AR)邏輯網(wǎng)絡(luò)32IR1221門1+1微程序控制器工作原理根據(jù)取出指令的譯碼情況，形成該機(jī)器指令執(zhí)行階段的微程序首地址并將該地址送微地址寄存器，從控制存儲(chǔ)器中讀出相應(yīng)的微指令送微指令寄存器，由此產(chǎn)生各種微命令，并由微地址碼給出下條微指令地址，重復(fù)取微指令、執(zhí)行微指令的操作，直到微程序中的微指令執(zhí)行完畢，又返回下一條機(jī)器指令的取指階段。微程序控制器學(xué)習(xí)要求（1）能根據(jù)CPU結(jié)構(gòu)圖寫出指令的操作流程圖，并會(huì)分解成微操作信號(hào)（2）能對(duì)微命令編碼（3）能用下址法安排微地址（4）掌握控制器的設(shè)計(jì)方法指令執(zhí)行流程例題1例：某機(jī)運(yùn)算器為三總線結(jié)構(gòu)，三總線分別為B1、B2、B3，連接B2、B3的控制信號(hào)為G。邏輯部件ALU可進(jìn)行ADD、SUB、AND、OR、XOR五種運(yùn)算，輸出多路器可進(jìn)行直送（V）、左移1位（L）、右移1位（R）三種操作。三個(gè)通用寄存器R0、R1、R2都有輸入和輸出信號(hào)。R0R1R1R2ALUMADDSUBORANDXORVLRGR0inR1inR2inR0→B2R1→B2R2→B2R0→B1R1→B1R2→B1B3B2B1試寫出實(shí)現(xiàn)下列功能所需的微操作：（1）4（R0）+（R1）→（R0）（2）1/2（（R1）－（R2））→（R1）（3）（R0）→（R2）（4）0→（R1）指令執(zhí)行流程例題1（1）4（R0）+（R1）→（R0）（2）1/2（（R1）－（R2））→（R1）R0→B2R0→B1ADDLR0inR0→B1R1→B2ADD,VR0inR0→B2R0→B1SUBRR1inR1→B1R2→B2（3）（R0）→（R2）R0→B2GR2in（4）0→（R1）SUBVR1inR1→B1R1→B2指令執(zhí)行流程例題1以下幾組操作是互斥的，組與組之間是相容的：（1）R0→B1R1→B1R2→B1（2）R0→B2R1→B2R2→B2（3）R0inR1inR2in（4）V,L,R（5）ADDSUBANDORXOR按字段譯碼方式設(shè)計(jì)的微命令格式如下：××××××××××××000：不操作001：ADD010：SUB011：AND100：OR101：XOR00：不操作01：R0→B110：R1→B111：R2→B100：不操作01：R0in10：R1in11：R2in00：不操作01：V10：L11：R00：不操作01：R0→B210：R1→B211：R2→B20：不操作1：G指令執(zhí)行流程例題1完成（R0）AND（R1）（R2）需要以下幾條微指令：（1）R0B1，R1B2（2）AND，V（3）R2in用以上微指令格式表示的微指令如下：（1）011000000000（2）000000010110（3）000011000000指令執(zhí)行流程例題2例：某雙總線模型機(jī)如圖所示。雙總線分別記為B1和B2；圖中連線和方向標(biāo)明數(shù)據(jù)通路及流向，并注有相應(yīng)的控制信號(hào)（微命令）；A、B、C、D為四個(gè)通用寄存器；X為暫存器；M為多路選擇器，用于選擇進(jìn)入暫存器X的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器為雙端口，分別面向總線B1和B2。ALUXMPC譯碼OPNABCDAR1DR1MMAR2DR2……B1→PCPC→B1B1B2B1→IRN→B2IR+1∑ADDORAND全“1”→XB1→XB1→XA→B1B1→AB→B1B1→BB1→CB1→DC→B1D→B1A→B2B2→AB→B2B2→BB2→CB2→DC→B2D→B2B1→AR1B1→DR1DR1→B1RD1WR1DR2→B2B2→DR2B2→AR2RD2WR2+1指令執(zhí)行流程例題2（1）畫出該模型機(jī)的取指令周期流程。（2）寫出指令A(yù)DD(A)，(B)的執(zhí)行流程，該指令完成((A))+((B))→(A)。源和目的操作數(shù)均為寄存器間接尋址。（3）寫出指令SUBN，A的執(zhí)行流程，該指令完成(N)－(A)→N，源操作數(shù)部分為寄存器尋址，目的操作數(shù)為指令提供的內(nèi)存直接地址。（4）寫出指令NEG(B+N)的執(zhí)行流程。該指令完成求相反數(shù)。操作數(shù)為基址尋址。B寄存器提供基址，指令中提供位移量N。指令執(zhí)行流程例題2（5）寫出指令A(yù)ND((A))，#N的執(zhí)行流程。源操作數(shù)為指令提供的立即數(shù)N，目的操作數(shù)為寄存器間接尋址。（6）寫出指令JMPLabel的執(zhí)行流程，該指令完成(PC)+N→(PC)，其中N為指令提供的位移量。（7）寫出指令DECC的執(zhí)行流程。（8）設(shè)計(jì)微指令格式。指令執(zhí)行流程例題2（2）指令A(yù)DD(A)，(B)的執(zhí)行流程：A→AR1B→AR2MM→DR1MM→DR2DR1→XX+B2→DR1DR1→MMA→B1,B1→AR1B→B2,B2→AR2RD1RD2DR1→B1,B1→XADD,B1→DR1WR1（1）取指令周期流程：PC→AR1MM→DR1DR1→IRPC→B1,B1→AR1RD1B1→IRDR1→B1指令執(zhí)行流程例題2（3）指令SUBN，A的執(zhí)行流程N(yùn)→AR2A→B1MM→DR2B1→XX+B2+1→AA→B2B2→DR2DR2→MMN→B2,B2→AR2A→B1RD2B1→XADD,+1∑,B1→A（4）指令NEG(B+N)的執(zhí)行流程B→B1B1→XN→B2X+B2→AR1DR1→B1MM→DR10→BB1→XB→B2X+B2+1→DR1DR1→MMADD,B1→AR1RD1DR1→B1ADD,B1→DR1;X+1+0→DR1WR1指令執(zhí)行流程例題2（5）指令A(yù)ND(A)，#N的執(zhí)行流程A→AR1MM→DR1DR1→XXANDB2→DR1DR1→MMRD1AND,B1→DR1WR1N→B2N→B2A→B1,B1→AR1DR1→B1,B1→X（6）指令JMPLabel的執(zhí)行流程PC→XN→B2X+B2→PCPC→B1,B1→XADD,B1→PC（7）指令DECC的執(zhí)行流程C→B2全“1”→XX+B2→CADD,B1→CC→B2指令執(zhí)行流程例題2(8)按字段編碼方式設(shè)計(jì)的微命令格式為：×××××××××××××××××××××000：不操作001：A→B1010：B→B1011：C→B1100：D→B1101：PC→B1110：DR1→B10000:不操作0001:B1→A0010:B1→B0011:B1→C0100:B1→D0101:B1→PC0110:B1→DR10111:B1→AR11000:B1→IR1001:B1→X1010:B1→X1011:全“1”→X000：不操作001：A→B2010：B→B2011：C→B2100：D→B2101：N→B2110：DR2→B2000：不操作001：B2→A010：B2→B011：B2→C100：B2→D101：B2→AR2110：B2→DR200:不操作01:ADD10:AND11:OR00:不操作01:WR110:RD100:不操作01:WR210:RD20:不操作1：1→∑0:不操作1：+1PC組合邏輯控制器組合邏輯控制器也稱為硬布線控制器，是早期計(jì)算機(jī)的一種設(shè)計(jì)方法。它直接由各種類型的邏輯門和觸發(fā)器等構(gòu)成。一般來說，其設(shè)計(jì)過程為：微操作綜合形式邏輯表達(dá)式化簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式用邏輯部件實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式組合邏輯控制器組合邏輯控制器與其他部件的關(guān)系為：組合邏輯控制器指令譯碼器標(biāo)志寄存器時(shí)序部件M0…MDT0…TKC0C1CQ……S1S2SLI0I1Im…微操作控制信號(hào)程序輸入主存儲(chǔ)器后，將其首地址置入程序計(jì)數(shù)器PC中，于是可以啟動(dòng)機(jī)器開始工作，首先是PC內(nèi)容置入AR，并向主存儲(chǔ)器發(fā)出讀命令，于是從主存儲(chǔ)器中讀出的第一條指令從DR置入IR中，經(jīng)譯碼后得知是什么指令。由組合邏輯控制器產(chǎn)生相應(yīng)的微操作控制信號(hào)完成該指令的功能。所有操作都是在微操作控制信號(hào)的控制下完成的。組合邏輯控制器設(shè)計(jì)舉例某機(jī)有三個(gè)寄存器R1，R2，R3，兩個(gè)暫存器X和Y。該機(jī)中共有微操作控制信號(hào)20個(gè)（C1~C20）。它們各自可完成的操作如表所示：控制信號(hào)操作控制信號(hào)操作C1LDR1C11M傳送C2LDR2C12減運(yùn)算C3LDR3C13RDMC4R1XC14LDDRC5R1YC15LDIRC6R2XC16LDARC7R2YC17PC+1C8DRXC18LDPCC9R3YC19邏輯與C10+加運(yùn)算C20WRMADDLDAANDSTAJMPJZ組合邏輯控制器設(shè)計(jì)舉例微操作綜合的過程就是根據(jù)指令操作流程圖的安排，將需要產(chǎn)生同一個(gè)微操作控制信號(hào)的條件集中起來形成一個(gè)邏輯表達(dá)式，顯然該機(jī)中應(yīng)形成20個(gè)邏輯表達(dá)式。PCARRDMPC+1PCDRIR指令譯碼T1T2T3T4RDM(C13)=M1T2+LDAM2T2+ADDM2T2+ANDM2T2LDAR(C16)=M1T1+LDAM2T1+ADDM2T1+ANDM2T1+STAM2T1DRX(C8)=LDAM2T4+ADDM2T4+ANDM2T4LDPC(C18)=JMPM2T1+JZM2T3(ZF=1)：化簡(jiǎn)為：RDM=M1T2+M2T2(LDA+ADD+AND)LDAR=M1T1+M2T1(LDA+STA+ADD+AND)DRX=M2T4(LDA+ADD+AND)LDPC=M2([JMPT1+JZT3(ZF=1)])：組合邏輯控制器設(shè)計(jì)舉例于是可用邏輯電路去實(shí)現(xiàn)這些邏輯表達(dá)式。YYYYHHHHLDAADDANDM2T2M1T1RDMLDARRDM=M1T2+M2T2(LDA+ADD+AND)LDAR=M1T1+M2T1(LDA+STA+ADD+AND)LDAADDANDSTAM2PLA控制器——可編程邏輯陣列用存儲(chǔ)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)組合邏輯或時(shí)序邏輯的一種有效方式。ROM一旦寫入信息后，它的地址和所存儲(chǔ)的信息之間就存在一一對(duì)應(yīng)的固定關(guān)系。其地址的譯碼構(gòu)成“與陣列”，可產(chǎn)生2n（n是地址碼的位數(shù)）個(gè)乘積項(xiàng)，而各個(gè)地址中所存儲(chǔ)的信息是根據(jù)需要寫入的。多個(gè)地址中的數(shù)據(jù)構(gòu)成的是“或陣列”。PLA可看成是一種特殊的ROM，它們輸入的“與陣列”可以小于或等于2n個(gè)。它們輸出的或陣列是根據(jù)要求設(shè)計(jì)的。這就是說，PLA的“與陣列”和“或陣列”都是可以編程的。PLA控制器——可編程邏輯陣列例如，輸入4個(gè)變量時(shí)最多可形成16個(gè)乘積項(xiàng)（與陣列），而實(shí)際上只需要8個(gè)乘積項(xiàng)Y1~Y8。PLA控制器——可編程邏輯陣列輸出只要求3個(gè)或陣列（f1~f3）。PLA控制器——可編程邏輯陣列完成與邏輯非常方便，它們的輸入和輸出端都是可以擴(kuò)充的。用做微操作控制部件時(shí)，其輸入端應(yīng)包含經(jīng)譯碼后的指令、時(shí)序信號(hào)和運(yùn)算結(jié)果的特征等信息。輸出端包含全機(jī)所需的微操作控制信號(hào)，可完成組合邏輯控制器和微程序控制器的功能。其PLA的邏輯結(jié)構(gòu)為：X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8????????????????????????????并行處理技術(shù)

為了加快計(jì)算機(jī)的處理速度，常常采用并行處理技術(shù)。并行性的兩種含義：同時(shí)性指兩個(gè)以上事件在同一時(shí)刻發(fā)生；并發(fā)性指兩個(gè)以上事件在同一時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。計(jì)算機(jī)的并行處理技術(shù)概括起來主要有三種形式。并行處理技術(shù)

1.時(shí)間并行時(shí)間并行指時(shí)間重疊，讓多個(gè)處理過程在時(shí)間上相互錯(cuò)開，輪流重疊地使用同一套硬件設(shè)備的各個(gè)部分，以加快硬件周轉(zhuǎn)而贏得速度。2.空間并行空間并行指資源重復(fù)?？臻g并行技術(shù)主要體現(xiàn)在多處理器系統(tǒng)和多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。3.時(shí)間并行+空間并行指時(shí)間重疊和資源重復(fù)的綜合應(yīng)用，既采用時(shí)間并行性又采用空間并行性。流水線的工作原理機(jī)器的各部分在某些機(jī)器周期內(nèi)進(jìn)行操作，而在某些周期內(nèi)是空閑的。如果控制器調(diào)度恰當(dāng)，讓各個(gè)部件緊張工作，就可以提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。加法指令在取指與取操作數(shù)周期訪問存儲(chǔ)器，而運(yùn)算器不工作；在計(jì)算地址與加法運(yùn)算周期，運(yùn)算器進(jìn)行操作而存儲(chǔ)器空閑。流水線的工作原理如按4個(gè)周期完成一條指令來考慮，串行執(zhí)行的過程如圖：取指1計(jì)算地址1取操作數(shù)1運(yùn)算并存結(jié)果1取指2計(jì)算地址2取操作數(shù)2……4條指令重疊執(zhí)行的過程為：取指計(jì)算地址取操作數(shù)運(yùn)算并存結(jié)果取指計(jì)算地址取操作數(shù)運(yùn)算并存結(jié)果取指計(jì)算地址取操作數(shù)運(yùn)算并存結(jié)果取指計(jì)算地址取操作數(shù)運(yùn)算并存結(jié)果流水線的工作原理非流水計(jì)算機(jī)的時(shí)空?qǐng)D流水計(jì)算機(jī)的時(shí)空?qǐng)D上條指令的四個(gè)子過程全部執(zhí)行完畢后才能開始下一條指令。因此，每隔4個(gè)機(jī)器時(shí)鐘周期才有一個(gè)輸出結(jié)果。執(zhí)行完兩條指令需要8個(gè)時(shí)鐘周期。上一條指令與下一條指令的四個(gè)子過程在時(shí)間上重疊執(zhí)行。因此，當(dāng)流水線滿載時(shí)，每一個(gè)時(shí)鐘周期就可以輸出一個(gè)結(jié)果。執(zhí)行完兩條指令只需要5個(gè)時(shí)鐘周期.流水線的工作原理超標(biāo)量流水計(jì)算機(jī)的時(shí)空?qǐng)D標(biāo)量流水計(jì)算機(jī)——只有一條指令流水線。超標(biāo)量流水計(jì)算機(jī)——具有兩條以上的指