文档介绍：第12章控制单元的设计
内容要点
硬布线控制器的设计
微程序控制器的设计
硬布线控制器
硬布线控制器是早期设计计算机的一种方法,这种逻辑电路是一种由门电路和触发器构成的复杂树形网络
硬布线控制器的优点是操作速度快
硬布线控制器的缺点是设计负责,调试困,除非重新设计和物理上对它重新布线,否则要想增加新的控制功能是不可能的
硬布线控制器
硬布线控制器的输入
来自指令操作码译码器的输出I
来自执行部件的反馈信息B
来自时序产生器的时序信号,包括节拍电位信号M和节拍脉冲信号T
硬布线控制器的输出
微操作控制信号C,它用来对执行部件进行控制
硬布线控制器
硬布线控制器逻辑框图
硬布线控制器
硬布线控制器的基本原理
某一微操作控制信号C是指令操作码译码器输出I、节拍电位M、节拍脉冲T和状态条件信号B的逻辑函数,即C=f(I, M, T, B)
设计微操作控制信号的方法和过程是
根据机器指令流程图,寻找出产生同一个微操作信号的所有条件,并与适当的节拍电位和节拍脉冲组合,从而写出其布尔代数表达式并进行简化,然后用门电路或可编程器件来实现
微程序控制器
1951年,M. V. Wilkes最先提出了微程序(Micro Program)概念
微程序控制器具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点
微程序控制的基本思想
仿照通常的解题程序的方法,把操作控制信号编成所谓的“微指令”,存放到一个只读存储器里。当机器运行时,一条又一条地读出这些微指令,从而产生全机所需要的各种操作控制信号,使相应部件执行所规定的操作。
微程序控制器
描述一个时间内出现的一组微操作,被称为一条微指令(Microinstruction)
微指令序列被称为微程序或固件(Firmware)
水平型微指令的基本格式
微操作
条件
微指令地址
微程序控制器
微程序控制器原理框图
微程序控制器
机器指令与微指令的关系
一条机器指令对应一个微程序,这个微程序是由若干条微指令序列组成的
从指令与微指令,程序与微程序,地址与微地址的一一对应关系来看,前者与内存储器有关,后者与控制存储器有关
执行一条指令所需要的时间被称为指令周期,而执行一条微指令的时间被称为微指令周期