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一、微程序控制的基本思想
1.若干微命令编制成一条微指令,控制实现一步操作
2.若干微指令组成一段微程序,解释执行一条机器指令
3.微程序事先存放在控制存储器中,执行机器指令时再取出
二、主要部件
1.控制存储器CM
功能:存放微程序
CM属于CPU,不属于主存储器
2.微指令寄存器uIR
功能:存放现行微指令
微命令字段:提供一部操作所需的微命令
微地址字段:(指明后续微地址的形成方式.提供微地址的给定部分)
3.微地址形成电路
功能:提供两类微地址
微程序入口地址:由机器指令操作码形成
后续微地址:由微地址字段,现行微地址,运行状态等形成
三、工作过程
1.取机器指令
CM 取指微指令 uIR 微命令字段 译码器 微命令 主存 机器指令 IR
2.转微程序入口
IR 操作码 微地址形成电路 入口 uAR ->CM 首条微指令 uIR
3.执行首条微指令
uIR 微命令字段 译码器 微命令 操作部件
4.取后续微指令
微地址低端,现行微地址,运行状态 ->微地址形成电路 后续微地址->uAR->CM 后续指令->uIR
5.执行后续微指令
同3
6.返回
微程序执行完,返回CM(存放取指微指令的固定单元)
四、微指令格式和编码方法
1.格式分类
1.1 垂直型微指令
一条微指令定义并执行一种基本操作
优点:微指令短,简单,规整,便于编写微程序
缺点:微程序长,执行速度慢,工作效率低
1.2 水平型微指令
一条微指令定义并执行几种并行的基本操作
优点:微程序短,执行速度快
缺点:微指令长,编写微程序比较麻烦
1.3 混合型微指令
在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行操作
微指令不长,便于编写,微程序不长,执行速度加快
2.编码方法
2.1 直接控制法
微命令按位给出
不需要译码,产生微命令的速度快
信息的表示效率低
微指令中通常只有个别位采用直接控制法
2.2 分段直接编译法
微命令由字段编码直接给出
微命令分组原则: 同类操作中互斥的微命令放同一字段
操作唯一,编码比较简单,一条微指令能同事提供若干条命令,便于组织各种操作
2. 3分段间接编译法
微命令由本地段编码和其他字段解释共同给出
（1）设置解释位或解释字段
（2）分类编译：按功能类型将微指令分类,分别安排各类微指令格式和字段编码,并设置区分标志
2.4 其他编码方法
（1）微指令译码与机器指令译码复合控制
（2）微地址参与解释
五、微地址形成方式
1.微程序的入口地址的形成
指令操作码 功能转移 微程序入口
（1）一级功能转移
各操作码的位置,位数固定,一次转换成功
入口地址 = 页号,操作码
（2）二级功能转移
各类指令操作码的位置,位数不固定,需要两次转移
分类转:根据指令类型标志,区分指令类型
功能转:根据指令操作码,区分操作类型
（3）用可编程逻辑阵列PLA实现功能转移
2.后续地址的形成
2.1 增量方式
以顺序执行为主,辅以各种常规转移方式
顺序:现行微地址+1
跳步:现行微地址+2
无条件转移:现行微指令给出转移微地址
条件转移:现行微指令给出转移地址和转移条件
转微子程序:现行微指令给出微子程序入口,
返回微主程序:现行微指令给出寄存器号
2.2 断定方式
由直接给定和测试断定组合相结合形成微地址
微指令: 给定部分(给定后续微地址的高位部分) 断定条件(指明后续微地址低位部分的形成方式)
实现多路分支
六、微程序的时序安排
同步控制,用统一微指令周期控制各条微指令执行 二级时序
七、微程序控制方式优缺点及应用
1.优点
设计规整,设计效率高;
易于修改,扩展指令系统功能
结构规整,简洁,可靠性高
性价比高
2.缺点
速度慢(防存频繁,转移较多
执行效率不高(未充分发挥数据通路本身具有的并行能力
3.应用范围
用于速度要求不高,功能较复杂的机器