DJ7-6 模型机微程序控制器

目录

1. 基本思想

2. 微程序的存储模式

3. 微程序控制器的逻辑组成

（1）控制存储器CM

（2）微指令寄存器μIR

（3）微地址形成电路

（4）微地址寄存器μAR

4. 微程序的执行过程

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微命令：控制各功能部件的电平信号和脉冲信号。

（考填空题）模型机控制器逻辑的设计方式：

• 组合逻辑控制方式
• 微程序控制方式 —— 用程序设计思想产生微命令序列

组合逻辑控制方式：按数字逻辑设计的方法产生所需要的控制信号。

微程序控制方式：设计CPU时，根据指令系统事先编制好微程序，并存入控制存储器CM中。

指令系统就是整个指令集。

1. 基本思想

机器指令、微程序、微指令、微命令：

• 一条机器指令的执行对应一段微程序
• 一段微程序可包含多条微指令（μI）
• 一条微指令包含机器指令一步操作所需的微命令

微指令的编码规则 —— 分段直接编码法

以功能聚合（通常是控制同一个功能部件）为依据，将同类操作中互斥的微命令归为一组，因此可以将每步操作对应的全部控制信号分成若干组段，各段独立定义编码的含义，再将组段中的各种控制信号编码成一组互斥的微指令代码。

2. 微程序的存储模式

3. 微程序控制器的逻辑组成

（1）控制存储器CM

CM用于存放整个指令集对应的微程序。每个存储单元存放一条微指令，可控制一步微操作。

CM是一种只读存储器（ROM），微程序固化其中，CPU执行指令时控制系统中对CM只读不能写，以确保存储的微程序不被破坏。

CM在CPU的内部，是控制器的一部分。CPU和用户都不可访问，只有控制器可以访问。

（2）微指令寄存器μIR

μIR用于存放现行微指令。

• 微命令字段：提供某机器指令一步操作所需的微命令。
• 顺序控制字段：指明后续微地址的形成方式，用于控制微程序的连续执行。

（3）微地址形成电路

微地址的形成依据：

• 现行微指令地址
• 微程序转移地址 —— 微程序的入口地址
• 现行微指令的顺序控制字段，决定形成方式
• 机器指令有关代码：操作码、寻址方式
• 机器运行状态

（考填空题）微地址的形成方式：

• 增量方式
• 断定方式

- 增量方式

增量方式（顺序执行 + 转移方式）

与普通程序的顺序控制方式相似，增量方式以顺序执行为主，配合各种常规转移方式。

常见的增量方式如下：

- 断定方式

断定方式是一种直接给定微地址与测试判定微地址相结合的方式。

为了实现多路分支，将微地址的若干低位作为可判定的部分，相应地在微指令的顺序控制字段中设置或注明判定条件，即微地址低位段的形成条件。

由于分支路数有限，不需将微地址的所有位都作为可断定的，因此只需断定形成有限的低位段，而直接给定高位部分。

注意：断定条件不是低位微地址本身，它只是指明低位微地址的形成条件。

（4）微地址寄存器μAR

μAR用于存放下一条微指令在CM中的地址，即微地址。

4. 微程序的执行过程

初始微地址 μAR = 00H

• （1）执行取指微指令，将取得的机器指令送入IR中
• （2）转微程序入口：形成取指结束以后的第一条微指令，并送入μIR中
• （3）执行第一条微指令
• （4）取后续微指令并送入μIR中
• （5）执行后续微指令
• （6）一段微程序执行完毕，返回CM取指微指令 —— 取下一条机器指令