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计组存储器设计题,计组控制信号的产生

时间:2023-05-06 09:53:35 阅读:249616 作者:1169

控制器设计核心思想


· 高级语言代码在被计算机执行前,需要翻译成一条条的机器指令
· 每条指令可能对应4个指令周期;如果有的指令存在二次或多次间址,那么就需要二次或多次间址周期
· 每个指令周期需要完成多个微操作
· 微操作由CU发出对应的微命令后得以完成,每个微操作需要1个时钟周期(1个节拍)
· (上图右侧4条注释信息)

硬布线控制器 控制器输入输出信号组成分析


· 4个指令周期触发器实际上集成在CU内部,此处为了对应上文所说的4个确定微命令的条件,所以在图上画出的是“输入”触发器信号
· 节拍发生器:每接收到一个时钟发来的时钟信号,就相应的使得输出的某根节拍线为高电平;本例中采用的是定长机器周期,也就是每个机器周期的节拍数量都相等,那么选定某个节拍线就能知道现在是机器周期的哪个节拍;假设每个机器周期有m个节拍,那么当第m跟节拍线选通结束后,再次发来的时钟信号就会重新选通第一根节拍线,等价于开始新的机器周期

CU内部组合电路的逻辑表达式书写

设计步骤


分析各条指令在各个指令阶段内的微操作序列

选择CPU控制方式

· 假设采用定长机器周期,每个机器周期共3节拍

安排微操作时序



电路设计(组合逻辑设计)

操作时间表



写出微操作命令的最简表达式

画出逻辑电路图

微程序控制器 基本概念

基本结构


· 1.控制存储器
· 2.CMAR
· 3.地址移码
· 4.CMDR
· 5.微地址形成部件
· 6.顺序逻辑电路- - -调整微指令执行顺序
· CPU取到一条指令后的执行过程:
· 将该条指令的操作码OP送到微地址形成部件,拿到该条指令对应的微程序(微指令序列)的首地址;
· 根据顺序逻辑电路确定接下来要执行微程序(微指令序列)中的那条微指令的存放地址
· 将微指令地址放入CMAR中,经过地址译码,选中控制存储器CM中对应的微指令
· 取出CM中的微指令,放进CMDR中;微指令的操作控制部分用来让CPU发出相应的控制信号;微指令的下地址部分送到顺序逻辑电路,确定下一条微指令的地址

工作原理


· 考点1:某n个指令的指令系统,CM控存中最少有n+1个微程序(有1个公用的取指微程序)
· 考点2:物理上,取指周期和执行周期对应的微程序看起来是2个微程序段,但逻辑上他们是对应着一个指令的(一个指令的不同指令阶段的微程序),所以常说“一条指令对应一个微程序”上文考点1的话说做“某n个指令的指令系统,CM控存中最少有n个微程序、n+1个微程序段”也是正确的

微指令设计

微指令格式


· 常考:水平型微指令、垂直型微指令

水平型微指令的 · 操作控制 · 部分字段位数确定(高频考点)


· 想要该条微指令同时完成PC—>MAR和1–>R时,只需要将这两条微命令所对应的二进制控制位置为1,如上图所示即可


· 考点:直接编码方式和字段直接编码方式

如何确定下一条微指令的所在地址(下地址部分字段位数确定)



· 考点:断定方式和计数器法

微程序控制单元设计 分析每个阶段的微操作序列 写出对应机器指令的微操作命令及节拍安排




确定微指令格式 编写微指令码点

硬布线控制器与微程序控制器的比较

补充:微程序设计分类

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