第3章 微體系結(jié)構(gòu) —CPU組織 2.ppt

1、計(jì)算機(jī)組成原理與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) （第2版）,第 3 章 微體系結(jié)構(gòu) CPU組織 (2),第3節(jié) CPU模型機(jī)的組成及其數(shù)據(jù)通路,3.3.1 基本組成P98,模型機(jī)數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)圖,3.3.1 基本組成,1寄存器,（1）可編程寄存器,通用寄存器有4個(gè)：R0、R1、R2、R3；堆棧指針為SP；程序狀態(tài)字寄存器為PSW；程序計(jì)數(shù)器為PC。,（2）暫存器,暫存器有3個(gè)：C、D、Z 。,（3）指令寄存器IR,指令寄存器IR用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。,（4）與主存接口的寄存器MAR、MDR,CPU對(duì)主存的控制信號(hào)有兩個(gè)：讀信號(hào)RD控制對(duì)主存的讀操作；寫信號(hào)WR控制對(duì)主存的寫操作。,P98,2運(yùn)算部件

2、,ALU的輸入A來(lái)自暫存器D，輸入B來(lái)自ALU總線，運(yùn)算結(jié)果輸出到Z 。控制ALU運(yùn)算的控制信號(hào)有：ADD、SUB、AND、OR、XOR、COM、NEG、A+1、A-1、B+1、B-1，它們分別控制ALU完成加、減、與、或、異或、求負(fù)、求反等運(yùn)算。,3總線與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu),（1）ALU 總線,CPU內(nèi)部采用單總線結(jié)構(gòu)，即設(shè)置一組ALU總線（也稱為CPU內(nèi)總線），由16根雙向數(shù)據(jù)傳送線組成，ALU和所有寄存器通過(guò)這組公共總線連接起來(lái)。,（2）系統(tǒng)總線,模型機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器及I/O設(shè)備分別掛接在一組系統(tǒng)總線上。系統(tǒng)總線包括：16根地址總線、16根數(shù)據(jù)總線，以及控制總線。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，模型機(jī)采用同步控

3、制方式。,P99,4控制器及微命令的基本形式,（1）微命令的基本形式,在模型機(jī)中，微命令有兩種形式。, 電位型微命令,各寄存器輸出到ALU總線的控制信號(hào)：R0OUT、R1OUT、 PCOUT、SPOUT、MDROUT等。 ALU運(yùn)算控制信號(hào)：ADD、SUB、AND、OR、XOR等。 暫存器D的左移/右移控制信號(hào)：SAL、SAR。 程序計(jì)數(shù)器PC的計(jì)數(shù)控制信號(hào)：PC+1。 MAR和MDR輸出到系統(tǒng)總線的控制信號(hào):EMAR,EMDR。 寄存器置入控制信號(hào)有：SMDR、SPSW。 主存的讀/寫信號(hào)有：RD、WR。, 脈沖型微命令,脈沖型微命令(寄存器打入脈沖）：CPR0、CPR1、CPPC、CPIR

4、、CPSP、CPMAR、CPMDR等。,P100,（2）控制器,傳統(tǒng)控制器的主要部件包括：指令寄存器IR、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器PC、狀態(tài)字寄存器PSW、時(shí)序系統(tǒng)和微操作信號(hào)發(fā)生器。,定義：控制器是整機(jī)的指揮中心，其基本功能就是執(zhí)行指令，即根據(jù)指令產(chǎn)生控制信號(hào)序列以控制相應(yīng)部件分步完成指定的操作。,P100,3.3.2 數(shù)據(jù)傳送,1寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送,在模型機(jī)中，寄存器之間可直接通過(guò)ALU總線傳送數(shù)據(jù)，具體傳送由輸出門和打入脈沖控制。,例如 ：把寄存器R1的內(nèi)容傳送到寄存器R3，即實(shí)現(xiàn)傳送操作R1R3所需控制信號(hào)為R1OUT、CPR3,P101,2主存數(shù)據(jù)傳送到CPU（讀）,主存與CPU之間

5、通過(guò)系統(tǒng)總線傳送數(shù)據(jù)。, PCMAR；PC(指令地址)送存儲(chǔ)器地址寄存器,實(shí)現(xiàn)PCMAR的控制信號(hào)：PCOUT、CPMAR。,實(shí)現(xiàn)讀操作MMDR的控制信號(hào)：EMAR、RD、SMDR； 實(shí)現(xiàn)MDRIR的控制信號(hào)：MDROUT、CPIR。,例如：要從存儲(chǔ)器中取指令到指令寄存器IR，通過(guò)以下操作序列即可實(shí)現(xiàn)：, MMDRIR ；從選中存儲(chǔ)器中讀指令到IR,3CPU數(shù)據(jù)傳送到主存（寫）, R1MAR ；地址送MAR,例如：在R2中存放需寫入主存的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元地址在 R1中，則寫一個(gè)數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器可通過(guò)以下操作序列實(shí)現(xiàn)：,實(shí)現(xiàn)寫操作MDRM的控制信號(hào)為EMAR、EMDR、WR, MDRM ；數(shù)據(jù)寫入選中

6、的主存, R2MDR ；數(shù)據(jù)送MDR,實(shí)現(xiàn)R1MAR的控制信號(hào)：R1OUT、CPMAR。,實(shí)現(xiàn)R2MDR的控制信號(hào)為R2OUT、CPMDR。,4執(zhí)行算術(shù)或邏輯操作,R1D；把R1的內(nèi)容先送到寄存器D,例如：完成“把寄存器R1和R2的內(nèi)容相加，結(jié)果送到R3”這個(gè)功能，需要分成3步執(zhí)行：,實(shí)現(xiàn)ZR3的控制信號(hào)：ZOUT、CPR3。,P102, D+ R2Z；R2內(nèi)容送到ALU的B端與D內(nèi)容通過(guò)ALU 相加，結(jié)果送Z, ZR3；將存放在Z中的相加結(jié)果送入R3中,實(shí)現(xiàn)R1D的控制信號(hào)：R1OUT、CPD。,實(shí)現(xiàn)D + R2MDR的控制信號(hào)：R2OUT、ADD 、CPZ。,第四節(jié) 組合邏輯控制器原理P1

7、02,組合邏輯控制器是指產(chǎn)生控制信號(hào)（即微命令）的部件，是用組合邏輯線路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在模型機(jī)中有幾十個(gè)微命令，則每個(gè)微命令都需要一組邏輯門電路，根據(jù)相應(yīng)的邏輯條件（如指令的操作碼、尋址方式、時(shí)序信號(hào)等）產(chǎn)生該微命令。,本節(jié)先介紹模型機(jī)的指令系統(tǒng)，然后假設(shè)模型機(jī)采用的是組合邏輯控制器，討論其時(shí)序系統(tǒng)、指令執(zhí)行流程及微命令的產(chǎn)生與綜合。,組合邏輯控制器一旦制造后，邏輯電路之間的關(guān)系就固定了，不易改動(dòng)，所以組合邏輯控制器又稱為硬連邏輯控制器。,3.4.1 模型機(jī)的指令系統(tǒng),1指令格式（16位）,（1）雙操作數(shù)指令：其格式如下圖所示,第1215位表示操作碼，第611位為源操作數(shù)地址段，第05位為目的操作數(shù)

8、地址段，在每個(gè)地址段字段中又分為兩部分，其中3位表明尋址方式類型，另外3位給出所指定的寄存器編號(hào)。,（1）雙操作數(shù)指令格式,可編程寄存器有7個(gè)（留有一種編碼未用，留作擴(kuò)展） ，地址段編號(hào)如下： 通用寄存器R0R3 000011 堆棧指針SP 100 程序狀態(tài)字PSW 101 程序計(jì)數(shù)器PC 111,（2）單操作數(shù)指令,第05位為地址字段，第611位空閑不用， 也可供擴(kuò)展操作碼用。,（3）轉(zhuǎn)移指令,第1215位為操作碼，第611位給出轉(zhuǎn)移地址字段（也分為尋址方式與寄存器號(hào)兩部分）。 第05位則為轉(zhuǎn)移條件字段。其中，第03位中有一位為1，表明轉(zhuǎn)移條件進(jìn)位C、溢出V、結(jié)果為零Z、結(jié)果為負(fù)N。第5位表

9、明轉(zhuǎn)移方式，若為0，表示相關(guān)標(biāo)志位為0轉(zhuǎn)移；若為1，表示相關(guān)標(biāo)志位為1轉(zhuǎn)移。若第05位全為0，表示無(wú)條件轉(zhuǎn)移。,2尋址方式,模型機(jī)的編址為按字編址，字長(zhǎng)16位，即主存每個(gè)單元16位。采用簡(jiǎn)單變字長(zhǎng)指令格式，指令長(zhǎng)度可為16位、32位（指令中含立即數(shù)或一個(gè)操作數(shù)地址）或48位（含2個(gè)操作數(shù)地址），操作數(shù)字長(zhǎng)16位。模型機(jī)尋址方式 如下表：,P103,3操作類型,操作碼共4位，現(xiàn)設(shè)置14種指令，余下兩種操作碼組合可供擴(kuò)展。,（1）傳送指令,MOV傳送，操作碼0000。,（2）雙操作數(shù)算術(shù)邏輯指令,ADD加，操作碼0001（帶進(jìn)位）。 SUB減，操作碼0010（帶進(jìn)位）。 AND邏輯與，操作碼001

10、1。 OR 邏輯或，操作碼0100。 EOR邏輯異或，操作碼0101。,（3）單操作數(shù)算術(shù)邏輯指令,COM求反，操作碼0110。 NEG求補(bǔ)，操作碼0111。 INC加1，操作碼1000。 DEC減1，操作碼1001。 SL 左移，操作碼1010。 SR 右移，操作碼1011。,（4）程序控制類指令, 轉(zhuǎn)移指令JMP，操作碼1100（結(jié)合標(biāo)志位）。,如上表所示，JMP指令第30位選擇一位為1，表明以PSW中的某一特征作為轉(zhuǎn)移條件。因此，JMP指令第30位的含義與PSW第30位含義分別相對(duì)應(yīng)。例如PSW第0位是進(jìn)位位C，而轉(zhuǎn)移指令第0位若為1，則表明以進(jìn)位狀態(tài)為轉(zhuǎn)移條件。JMP指令第5位（IR5

11、）決定轉(zhuǎn)移條件為0轉(zhuǎn)，還是為1轉(zhuǎn)。若JMP指令第50位全為0，則表示無(wú)條件轉(zhuǎn)移。, 返回指令RST，操作碼1100。,RST指令與JMP指令的操作碼相同，可視為一條指令。RST指令只能采用自增型寄存器間址表明轉(zhuǎn)移地址，并指定寄存器為SP，即尋址方式為（SP）+。它從堆棧中取出返回地址，然后修改堆棧指針SP+1。實(shí)際上，“JMP（SP）+”指令就是一條RST指令。, 轉(zhuǎn)子指令JSR，操作碼1101。,執(zhí)行JSR指令時(shí)，先將返回地址壓棧保存，然后按尋址方式找到轉(zhuǎn)移地址（即子程序入口地址），將它送入PC中。,3.4.2 模型機(jī)的時(shí)序系統(tǒng)P106,組合邏輯控制器依靠不同的時(shí)間標(biāo)志，使CPU分步工作。模

12、型機(jī)采用前述的三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)，即將時(shí)序信號(hào)分為工作周期、節(jié)拍（時(shí)鐘周期）和工作脈沖。,1工作周期劃分,（1）取指周期FT,在取指周期FT中完成取指所需的操作,（2）源周期ST,如果需要從主存中讀取源操作數(shù)，則進(jìn)入ST。,（3）目的周期DT,如果需要從主存中讀取目的地址或目的操作，則進(jìn)入DT。,（4）執(zhí)行周期ET,在取得操作數(shù)后，則進(jìn)入ET，在ET中將依據(jù)IR中操作碼執(zhí)行相應(yīng)操作，如傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、獲得轉(zhuǎn)移地址等,（5）中斷響應(yīng)周期IT,（6）DMA傳送周期DMAT,中斷響應(yīng)周期IT,DMA傳送周期DMAT,中斷方式：由于某些異常情況或特殊請(qǐng)求，引起CPU暫停執(zhí)行當(dāng)前程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處

13、理子程序，以處理這些情況或請(qǐng)求，等處理完后又返回原程序斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行，這一過(guò)程就稱為中斷。,CPU在響應(yīng)中斷請(qǐng)求之后，進(jìn)入中斷響應(yīng)周期IT。在IT中將直接依靠硬件進(jìn)行關(guān)中斷、保存斷點(diǎn)、轉(zhuǎn)處理程序入口等操作。IT結(jié)束后，進(jìn)入取指周期FT，開(kāi)始執(zhí)行中斷處理程序。,DMA（Direct Memory Access）即直接訪存方式：其基本思想是在主存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備之間建立直接的數(shù)據(jù)傳送通路，由專門的DMA控制器控制主存和I/O設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送，在傳送時(shí)不需CPU干預(yù)。由于傳送過(guò)程完全由硬件實(shí)現(xiàn)，所花費(fèi)的時(shí)間短，因此能滿足高速數(shù)據(jù)傳送的需要。,CPU響應(yīng)DMA請(qǐng)求之后，進(jìn)入DMAT。在DMAT中，CPU

14、交出系統(tǒng)總線的控制權(quán)，即MAR、MDR與系統(tǒng)總線脫鉤（呈高阻態(tài)）。改由DMA控制器控制系統(tǒng)總線，實(shí)現(xiàn)主存與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)直接傳送，因此對(duì)CPU來(lái)說(shuō)，DMAT是一個(gè)空操作周期。,FT,ST,DT,IT,ET,DMAT,DMA請(qǐng)求？,中斷？,Y,Y,N,N,CPU控制流程,例. 雙操作數(shù)指令的兩個(gè)操作數(shù)均在主存中,工作周期變化為:,FTSTDTET（FT）,例. 單操作數(shù)指令的操作數(shù)在主存中,工作周期變化為:,FTDTET（FT）,例. 雙操作數(shù)指令的操作數(shù)均在CPU寄存器中,工作周期變化為:,FTET（FT）,左圖描述了指令執(zhí)行時(shí)工作周期狀態(tài)變化流程。,P107,2節(jié)拍（時(shí)鐘周期）T,每個(gè)工作

15、周期的操作一般需要分成若干步完成，為此將工作周期劃分成若干節(jié)拍。,在模型機(jī)中，為了簡(jiǎn)化時(shí)序控制，將CPU內(nèi)部操作與訪問(wèn)主存的操作統(tǒng)一考慮。節(jié)拍寬度為最長(zhǎng)微操作所需的時(shí)間，即訪問(wèn)主存操作所需的時(shí)間。,3工作脈沖 P,在節(jié)拍中執(zhí)行的有些操作需要同步定時(shí)脈沖，如將穩(wěn)定的運(yùn)算結(jié)果打入寄存器、周期狀態(tài)切換等。為此，模型機(jī)在每個(gè)節(jié)拍的末尾發(fā)一個(gè)工作脈沖P，作為各種同步脈沖的來(lái)源，如左圖。,工作脈沖P的前沿：作為打入寄存器的定時(shí)信號(hào)，它標(biāo)志著一次數(shù)據(jù)通路操作的完成。 P的后沿：作為節(jié)拍、工作周期切換的定時(shí)信號(hào)，在此刻對(duì)節(jié)拍計(jì)數(shù)器T計(jì)數(shù)、打入新的工作周期狀態(tài)。,3.4.3 指令流程P108,分析指令流程是為了

16、在寄存器這一層次分析指令的讀取與執(zhí)行過(guò)程，也就是討論CPU的工作機(jī)制。,1取指周期FT,（1）進(jìn)入FT的條件,初始化時(shí)置入FT，,程序正常運(yùn)行時(shí)同步打入FT。,1,CPFT,取指周期狀態(tài)觸發(fā)器,產(chǎn)生控制信號(hào)1FT的邏輯條件如下：,1FT= ET（1IT1DMAT）+ IT + DMAT（1IT1DMAT）,（2）取指流程,PCMAR,MMDRIR PC+1PC,FT0,FT1,（3）微操作時(shí)間表,P109,2MOV指令,1)取指令周期和取源操作數(shù)周期流程圖,FT,ST0,ST1,ST2,ST3,ST4,R,(R),-(R),I/(R)+,DI,X(R),P111,2)取目的地址和執(zhí)行周期流程圖

17、,DT0,DT1,DT2,DT3,ET0,ET1,R,(R),-(R),I/(R)+,DI,X(R),3雙操作數(shù)指令,雙操作數(shù)指令共有5條：加ADD、減SUB、與AND、或OR、異或EOR，其指令流程圖：,ST,FT,DT0,DT1,DT2,DT3,DT4,ET0,ET1,ET2,與MOV相同,P113,4單操作數(shù)指令,單操作數(shù)指令共有6條：求反COM、求補(bǔ)NEG、加“1”INC、減“1”DEC、左移SL、右移SR，其指令流程圖如圖：,FT,ST,DT,ET0,ET1,ET2,與雙操作數(shù)指令相同,P113,5轉(zhuǎn)移指令JMP/返回指令RST,NJP,JP,RST,PC,PC,R,(R),(R)+

18、/RST,X(PC),FT,ET1,ET2,ET3,ET4,P114,6轉(zhuǎn)子指令JSR,ST0,FT,ET0,ET1,ET2,ST1,ST2,ST3,ET4,流程圖如下：,ET3,P115,8DMA周期,在實(shí)際機(jī)器中，CPU可在一個(gè)系統(tǒng)總線周期結(jié)束時(shí)響應(yīng)DMA請(qǐng)求。,9鍵盤操作,3.4.4 微命令的綜合與產(chǎn)生,微命令的邏輯表達(dá)式都是“與-或”式的邏輯形態(tài)，各邏輯條件包括：指令操作碼譯碼信號(hào)、尋址字段譯碼信號(hào)、工作周期狀態(tài)、節(jié)拍、工作脈沖等。例如：,PCOUT = FTT0 + MOV,STT0 + ,CPMAR = FTT0 P + MOV,STT0P + ,T+1 = FTT0 + MOVS

19、TT0,+,CPT =,第五節(jié) 微程序控制器原理P116,有些CPU采用微程序控制方式來(lái)產(chǎn)生微命令，相應(yīng)的控制器稱為微程序控制器。,1微程序控制方式的基本思想,（1）將機(jī)器指令分解為基本的微命令序列，用二進(jìn)制代碼表示這些微命令，并編成微指令，多條微指令再形成微程序。,（2）一條微指令包含的微命令，控制實(shí)現(xiàn)一步（一個(gè)節(jié)拍）操作；若干條微指令組成的一小段微程序解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令。,控制存儲(chǔ)器（CM）中的微程序能解釋執(zhí)行整個(gè)指令系統(tǒng)的所有機(jī)器指令。CM是微程序控制器的核心。,指令代碼,運(yùn)行狀態(tài),控制存貯器CM,微命令存儲(chǔ)器IR,微命令序列,微程序控制器原理框圖：,控制存儲(chǔ)器CM 功能：存放微程序。

20、 CM屬于CPU，不屬于主存儲(chǔ)器。,微指令寄存器 IR 功能：存放現(xiàn)行微指令。 微操作控制字段：提供一步操作所需的微命令。 指明后續(xù)微地址的形成方式。 順序控制字段： 提供微地址的給定部分,P117,指令代碼,運(yùn)行狀態(tài),控制存貯器CM,微命令存儲(chǔ)器IR,微命令序列,微程序控制器原理框圖：,2微程序執(zhí)行過(guò)程的描述,（1）取指指令對(duì)應(yīng)的微程序,CM,取指微指令,IR,微命令字段,譯碼器,微命令,機(jī)器指令,IR,主存,指令代碼,運(yùn)行狀態(tài),控制存貯器CM,微命令存儲(chǔ)器IR,微命令序列,微程序控制器原理框圖：,（2）轉(zhuǎn)微程序入口,（3）執(zhí)行首條微指令,IR,操作碼,微地址形成電路,入口,AR,CM,IR

21、,微命令字段,IR,譯碼器,微命令,操作部件,指令代碼,運(yùn)行狀態(tài),控制存貯器CM,微命令存儲(chǔ)器IR,微命令序列,微程序控制器原理框圖：,（4）取后續(xù)微指令,微地址字段 現(xiàn)行微地址 運(yùn)行狀態(tài),微地址形成電路,后續(xù)微地址,AR,CM,后續(xù)微指令,IR,（5）執(zhí)行后續(xù)微指令,同（3）,（6）返回,微程序執(zhí)行完，返回CM,(存放取指微指令的固定單元)。,指令代碼,運(yùn)行狀態(tài),控制存貯器CM,微命令存儲(chǔ)器IR,微命令序列,微程序控制器原理框圖：,3基本概念和術(shù)語(yǔ),（1）微命令與微操作,微命令,微操作,構(gòu)成控制信號(hào)序列的最小單位。,由微命令控制實(shí)現(xiàn)的最基本操作。,注意，在組合邏輯控制器中也存在微命令、微操作

22、這兩個(gè)概念，它們并非只是微程序控制方式的專用概念。,（2）微指令與微周期,微指令,微周期,若干微命令的組合，以編碼形式存放在控制存儲(chǔ)器的一個(gè)單元中，控制實(shí)現(xiàn)一步操作。,通常指從控制存儲(chǔ)器中讀取一條微指令并執(zhí)行相應(yīng)的微操作所需的時(shí)間。,P118,（3）微程序與微程序設(shè)計(jì),微程序,微程序設(shè)計(jì), 一系列微指令的有序集合。,是將傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到控制邏輯的設(shè)計(jì)中，在微程序中也可以有微子程序、循環(huán)、分支等形態(tài)。,（4）工作程序與微程序、主存儲(chǔ)器與控制存儲(chǔ)器,3.5.2 微指令編碼方式,微指令編碼的實(shí)質(zhì)是解決在微指令中如何組織微命令的問(wèn)題。一條偽指令分為兩大部分：微操作控制字段和順序控制字段,P11

23、8,1直接控制編碼（不譯碼法）,例. 某微指令,微命令按位給出。,不需譯碼，產(chǎn)生微命令的速度快； 信息的表示效率低。,微操作控制字段編碼方法,例. 某微指令,微命令按小段給出。,P1P0=,00 ADD 01 ADC 10 SUB 11 SBB,2分段直接編譯法,功能小段,操作唯一；,加法器A輸入端的控制命令放AI字段; B輸入端的控制命令放BI字段。,C,D,AI：,BI：,一條微指令能同時(shí) 提供若干微命令，便于組織各種操作。,編碼較簡(jiǎn)單；,3分段間接編譯法,例.,微命令由本字段編碼和其他字段解釋共同給出。,C =,1) 設(shè)置解釋位或解釋字段,解釋位,1 A為某類命令 0 A為常數(shù),2) 分

24、類編譯,按功能類型將微指令分類，分別安排各類微 指令格式和字段編碼，并設(shè)置區(qū)分標(biāo)志。,4常數(shù)源字段E的設(shè)置,微操作控制字段 E 順序控制字段,在微指令中，一般設(shè)有一個(gè)常數(shù)源字段E，就如同機(jī)器指令中的立即操作數(shù)一樣，用來(lái)提供微指令所使用的常數(shù)（由設(shè)計(jì)者填寫），如提供計(jì)數(shù)器初值，通用寄存器地址，轉(zhuǎn)移地址等。字段E也可用來(lái)參與其他控制字段的間接編碼，以減少微指令字長(zhǎng)，增加微指令的靈活性。字段E在微指令中的形式為:,除上述幾種基本的編碼方法外，另外還有一些常見(jiàn)的編碼技術(shù)，如可采用微指令譯碼與部分機(jī)器指令譯碼的復(fù)合控制、微地址參與解釋微指令譯碼。,3.5.3 微程序的順序控制P120,1微程序入口地址的

25、形成,每一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)著一段微程序，其入口就是初始微地址。常用以下幾種方式形成入口地址：,（1）當(dāng)機(jī)器指令操作碼的位數(shù)與位置固定時(shí)，可直接使操作碼與入口地址碼的部分相對(duì)應(yīng)。,（2）當(dāng)每類指令中的操作碼位數(shù)與位置固定，而各類指令之間的操作碼與位置不固定時(shí)，可采用分級(jí)轉(zhuǎn)移的方式。,（3）當(dāng)機(jī)器指令的操作碼位數(shù)和位置都不固定時(shí)，通?？梢圆捎肞LA電路將每條指令的操作碼翻譯成對(duì)應(yīng)的微程序入口地址，也可以采用PROM（可編程只讀存儲(chǔ)器）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，將指令操作碼作為PROM的地址輸入，其對(duì)應(yīng)的PROM單元內(nèi)容即為該機(jī)器指令的微程序入口地址。,2后繼微地址的形成,每條微指令執(zhí)行完畢時(shí)，需根據(jù)其中的順序控制字

26、段的要求形成后繼微指令地址。,形成后繼地址的兩類方法：,（1）增量方式（順序- 轉(zhuǎn)移型微地址）,采用這種方式的微指令的順序控制字段通常分成兩部分：轉(zhuǎn)移方式控制字段和轉(zhuǎn)移地址字段，其一般格式如下：,微操作控制字段 轉(zhuǎn)移地址 轉(zhuǎn)移方式,增量方式 ：, 順序執(zhí)行, 無(wú)條件轉(zhuǎn)移, 條件轉(zhuǎn)移, 轉(zhuǎn)微子程序, 微子程序返回,現(xiàn)行微地址+1,現(xiàn)行微指令給出轉(zhuǎn)移微地址,現(xiàn)行微指令給出轉(zhuǎn)移微地址和轉(zhuǎn)移條件,現(xiàn)行微指令給出微子程序入口。,現(xiàn)行微指令給出寄存器號(hào)。,（2）斷定方式,由直接給定和測(cè)試斷定相結(jié)合形成微地址。,微操作控制字段 非測(cè)試段 測(cè)試段,指令格式：,非測(cè)試段 可由設(shè)計(jì)者直接給定，通常是后繼微地址的高

27、位部分，用以指定后繼微指令在某個(gè)區(qū)域內(nèi)。,測(cè)試段 根據(jù)有關(guān)狀態(tài)的測(cè)試結(jié)果確定其地址值，占后繼微地址的低位部分。這相當(dāng)于在指定區(qū)域內(nèi)斷定具體的分支。所依據(jù)的測(cè)試狀態(tài)可能是指定的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、指令操作碼、狀態(tài)字等。,3.5.4 微指令格式,微指令的編碼方式是決定微指令格式的主要因素,1水平型微指令,特征如下：,（1）微指令較長(zhǎng),（2）微指令中的微操作具有高度并行性,（3）微指令編碼簡(jiǎn)單,2垂直型微指令,優(yōu)點(diǎn)：,微指令短、簡(jiǎn)單、規(guī)整，便于編寫微程序。,缺點(diǎn)：,微程序長(zhǎng)，執(zhí)行速度慢；工作效率低。,一條微指令定義并執(zhí)行一種基本操作。,3.5.5 典型微指令舉例,模型機(jī)的微指令字長(zhǎng)為26位，分為8個(gè)字段，其格式如下：,FOUT FALU FCP FPC FEMA