1、1微操作控制部件微操作控制部件2注意：注意： 每個微操作命令都是一個邏輯電路的每個微操作命令都是一個邏輯電路的輸出。所以，微操作命令發生器就是一個輸出。所以，微操作命令發生器就是一個龐大的組合邏輯電路。龐大的組合邏輯電路。C0C1C2CnT0T1T2TkI0I1Im微操作控制信號微操作控制信號 C Ci i = F( I= F( Ij j ,T,Tk k ,S,Sl l ) )S0S1SL41.1.設計過程設計過程5 (2) (2)將各條指令在不同將各條指令在不同cpucpu周期的不同節拍中產周期的不同節拍中產生的同一微操作信號集中到一起形成一個邏輯生的同一微操作信號集中到一起形成一個邏輯表達

2、式。表達式。 (1) (1)根據硬件的結構圖寫出每條指令的操作流根據硬件的結構圖寫出每條指令的操作流程并分解成微操作序列。程并分解成微操作序列。6模型機結構圖模型機結構圖微命令微命令發生器發生器78PCMARRD MPC+1PCMDRIRIR(ADR)MARADDRD M讀出操作AC+MDRAC指令譯碼M1M2T1T1T2T2T3T3T4T4LDAR(C16)RD M(C13)PC+1(C17)LDDR(C14)LDIR(C15)LDAR(C16)RD M(C13)LDDR(C14)指令譯碼DRX(C8)R1 Y(C5)“+” (C10)LDR1(C1)uI1uI2uI300H82H34HAD

3、D指令操作流程圖指令操作流程圖ADD指令微程序流程圖指令微程序流程圖9RD M = M1T2+M2T2(LDA+ADD+AND)LDPC = M2(T1JMP+T3JZZF=1)DRX = M2T4(LDA+ADD+AND)LDAR = M1T1+M2T1(LDA+STA+ADD+AND)10111213.ADD R1ADD R1，R2R2 INC R1INC R1.主存儲器主存儲器控控制制存存儲儲器器 機器指令對應的微程序機器指令對應的微程序( (微指令微指令) ).141516 微地址微地址 形成部件形成部件順序邏輯順序邏輯uMAR地址譯碼地址譯碼控制存儲器控制存儲器標志標志CLK至至 C

4、PU 內部和系統總線的控制信號內部和系統總線的控制信號 OPIR控制信號控制信號下地址下地址微指令基本格式微指令基本格式 uIR下地址下地址17M+1MM+2P+1KK+2PP+2K+1取指周期取指周期 微程序微程序對應對應 LDA 操作的微程序操作的微程序對應對應 STA 操作的微程序操作的微程序間址周期間址周期 微程序微程序中斷周期中斷周期 微程序微程序M+1M+2P+1P+2K+1K+2MM轉執行周期微程序轉執行周期微程序轉取指周期微程序轉取指周期微程序18控存控存M+1MM+2P+1QQ+2PP+2Q+1取指周期取指周期 微程序微程序對應對應 LDA 操操作的微程序作的微程序對應對應

5、ADD 操操作的微程序作的微程序Q+1Q+2MM+1M+2P+1P+2M對應對應 STA 操操作的微程序作的微程序K+1K+2MKK+2K+1LDA XADD YSTA Z主存主存STP用戶程序用戶程序19(a) 取指階段取指階段M uMARCM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令形成下條微指令地址形成下條微指令地址Ad (uMDR ) uMARCM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令Ad (uMDR ) uMARCM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令M + + 1M + + 2PC MAR1 RM ( MAR ) MDR( PC ) +

6、 + 1 PCMDR IR0 0 1 0 0 0 0M + + 21 0 0 0 0 1M+ +1M0 1 0 0 1 0M+ +2M + + 1形成下條微指令地址形成下條微指令地址執行取指微程序執行取指微程序20(b) 執行階段執行階段CM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令Ad (uMDR ) uMARCM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令Ad (uMDR ) uMARCM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令OP ( IR ) 微地址形成部件微地址形成部件 uMAR( P uMAR )Ad (uMDR ) uMARAd ( IR )

7、MAR1 RM ( MAR ) MDRMDR AC0 0 0 0 0 0 1 0P + + 2 M執行執行 LDA 微程序微程序 形成下條微指令地址形成下條微指令地址 P + + 1形成下條微指令地址形成下條微指令地址 P + + 2形成下條微指令地址形成下條微指令地址 M( M uMAR )0 1 0 0 0P+ +2P + + 10 0 0 1 0 0 1P+ +1P21(c) 取指階段取指階段PC MAR1 R1 0 0 0 0 1M+ +1M全部微指令存在全部微指令存在 CM 中中，程序執行過程中，程序執行過程中 只需讀出只需讀出關鍵關鍵 微指令的微指令的 操作控制字段如何形成微操作命

8、令操作控制字段如何形成微操作命令 微指令的微指令的 后繼地址如何形成后繼地址如何形成執行取指微程序執行取指微程序M uMARCM (uMAR ) uMDR由由 uMDR 發命令發命令形成下條微指令地址形成下條微指令地址M + + 122232425下地址下地址控制部分控制部分2627281Ia微命令信號bdchgfeji微指令I2I34II5I87I6I29 X X X X X X X X301Ia微命令信號bdchgfeji微指令I2I34II5I87I6I31320000 0000 無操作無操作 0001 0001 A A 0010 0010 B B 0011 0011 C C 0100

9、A0100 AX X 0101 A0101 AY Y0110 B0110 BX X0111 B0111 BY Y CX CX1001 CY1001 CY1010 “+”1010 “+”1011 “&”1011 “&”100010001100 “-”1100 “-”33 微指令的下地址字段微指令的下地址字段34232位位801032位位35執行取指執行取指微程序微程序IR（OP）MAPROM進行地址映射進行地址映射微程序的微程序的入口地址入口地址讀出第一條讀出第一條微指令并用微指令并用于控制各部于控制各部件的操作件的操作地址字段地址字段控制取下控制取下條微指令條微指令如此循環，如

10、此循環，直到最后一直到最后一條微指令條微指令執行判中執行判中斷微程序斷微程序完成一條完成一條機器指令機器指令開開始始P2073637 微命令字段微命令字段 判別測試字段判別測試字段 下地址字段下地址字段問微指令中的三個字段分別是多少位？問微指令中的三個字段分別是多少位？3839Am2910MAPROMCI30scc30微下微下地址地址SCC Gal指令操作碼指令操作碼微指令轉移微指令轉移的控制條件的控制條件/CCMRW I20 I87I6 I53 A30B30 SST20 SSHSCI10 DC2 DC1CP/G讀命令讀命令 其中其中8 8位用于給出微指令轉移用的轉移地址。位用于給出微指令轉移

11、用的轉移地址。 位用于微程序定序器位用于微程序定序器Am2910Am2910的命令碼的命令碼CICI3 3CICI0 0。 4 4位位SCCSCC3 3SCCSCC0 0用于給出微指令轉移的判別條件。用于給出微指令轉移的判別條件。4041 其中其中2323位用于對運算器的操作控制位用于對運算器的操作控制(I(I8 8I I0 0、A A口、口、B B口、口、SSTSST、SCISCI、SSH) SSH) 。 /MIO/MIO、REQREQ、/WE 3/WE 3位構成對讀寫周期的控制。位構成對讀寫周期的控制。 DC1DC1的的3 3位形成對送往內部總線數據的選擇控位形成對送往內部總線數據的選擇控制。制。 DC2DC2的的3 3位指定接收數據輸入的專用寄存器。位指定接收數據輸入的專用寄存器。42運算器（運算器（23位）位）內存或內存或I/O讀寫（讀寫（3位）位） 專用寄存器操作（專用寄存器操作（3位）位） 內部數據總線來源（內部數據總線來源（3位）位）4344 /MIO /MIO（0 0：有內存和串口讀寫，：有內存和串口讀寫，1 1：無）：無） REQ REQ （0 0：讀寫內存，：讀寫內存，1 1：讀寫串行口）：讀寫串行口） /WE /WE （0 00 0：寫操作，：寫操作， 1 1：讀操作）：讀操作）0000 寫內存寫內存0011