【正文】 令可同時有并行的幾個微命令。這是一種多分支情況，通常有以下幾種方式： （ 1）操作碼的位數(shù)與位置固定，這時可直接使操作碼與微地址碼的部分位相對應(yīng)。 (B)無條件轉(zhuǎn)向： ?PC。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 56 微程序設(shè)計方法 1 水平型微指令與微程序設(shè)計 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 57 微程序設(shè)計方法 2 垂直型微指令與微程序設(shè)計 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 58 3 毫微程序設(shè)計 （ 1）毫微程序是用以解釋微程序的一種程序，因此組成毫微程序的毫微指令是負(fù)責(zé)解釋微指令的微指令。 并行性的兩種含義： ?同時性：兩個以上事件在同一時刻發(fā)生。 取指 譯碼 取數(shù) 執(zhí)行 寫回 流水入口 流水出口 IF ID OF EX WB △ t △ t △ t △ t △ t IFK IDK OFK EXK WBK IFK+1 IDK+1 OFK+1 EXK+1 WBK+1 IFK+2 IDK+2 OFK+2 EXK+2 WBK+2 IFK+3 IDK+3 OFK+3 EXK+3 WBK+3 IFK+4 IDK+4 OFK+4 EXK+4 WBK+4 △ t 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 65 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 66 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 67 ：指多條指令進(jìn)入流水線后在同一機器時鐘周期內(nèi)爭用同一個功能部件所發(fā)生的沖突。 流水線的相關(guān)問題 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 68 Pentium處理器 Microsystems公司的SPARC系統(tǒng) CPU的新技術(shù) 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 69 Pentium處理器 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 70 Microsystems公司的 SPARC系統(tǒng) 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 71 CPU的新技術(shù) 超流水技術(shù)：流水線的功能段繼續(xù)細(xì)分 VLIW技術(shù)：多條能夠并行執(zhí)行的指令合并成一條具有多個操作碼的指令 超標(biāo)量技術(shù)：重復(fù)設(shè)置多套流水線 MMX技術(shù)： MMX指令集，具處理多媒體數(shù)據(jù)功能 HT技術(shù)：利用特殊的硬件指令，把處理器內(nèi)部的多個邏輯內(nèi)核模擬成多個獨立的物理芯片，使單個處理器能享用 “ 線程 ” 級的并行計算技術(shù) 多核技術(shù)： 在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎 (內(nèi)核 )。 ?時間并行＋空間并行：時間重疊和資源重復(fù)的綜合應(yīng)用。 微程序設(shè)計方法 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 59 微程序控制器設(shè)計步驟 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 60 舉例：模型機的微程序設(shè)計 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 61 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 62 標(biāo)準(zhǔn)的馮 (B)無條件轉(zhuǎn)向的后繼微地址，可以由現(xiàn)行微指令字的下地址字段確定。通常采用兩種方法形成后繼微地址： （ 1）增量方式 這種方式和機器指令的控制方式類似。 這種編譯法適用于把那些不同類型的，不常用的，但數(shù)量又可觀的“零散”的微命令編入少數(shù)幾個字段之中，以減少微指令字的長度，組合編譯更多的微命令。 （ 3） 優(yōu)點： A：編程簡單； B：微指令字中各位都得到充分利用。按不譯法編碼的微指令，又稱水平微指令。 5) 微周期 微周期就是從控制存儲器中讀出一條微指令并執(zhí)行相應(yīng)操作所需要的時間。 （ 2） 從性能上來比較 在同樣的半導(dǎo)體工藝條件下，微程序控制的速度比組合邏輯控制方式的速度低，這是因為執(zhí)行每條微指令都要從控存中讀取一次，影響了速度，而組合邏輯控制方式取決于電路延遲，因而在超高速計算機中，對影響速度的關(guān)鍵部分例如 CPU，往往采用組合邏輯控制方法。DR ET T0 amp。其中，源操作數(shù)在前。 A 177。 時序系統(tǒng) 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 19 周期 （ 1） 在一個控制階段內(nèi)均持續(xù)起作用的信號； （ 2） 通常用周期狀態(tài)寄存器來標(biāo)志和指明某某周期控制； （ 3） 指令周期可分為取指周期、分析周期、執(zhí)行周期。當(dāng)系統(tǒng)中兩個部件A和 B進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，若 A發(fā)出 “ 請求 ” 信號，則必須有B的 “ 回答 ” 信號進(jìn)行應(yīng)答，這次操作才是有效的，否則無效。 優(yōu)點：設(shè)計簡單，操作控制容易實現(xiàn)。 (2)存儲邏輯型（微程序控制邏輯法） 將程序設(shè)計的思想方法引入控制器的控制邏輯； 將各種操作控制信號以編碼信息字的形式存入控制存儲器中（ CM）； 一條機器指令對應(yīng)一道微程序，機器指令執(zhí)行的過程就是微程序執(zhí)行的過程。 控制器的組成 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 11 時序控制部件就是用來產(chǎn)生各部件進(jìn)行微操作所需要的定時控制信號的部件，保證各個微操作的執(zhí)行順序。 （ 4）地址形成部件：根據(jù)尋址方式的不同，用來形成操作數(shù)有效地址的功能部件。1 計算機組成原理 The Principle of Computer 主講 陳付龍 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 （ 2020年 3月） 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 2 第 6章 控制系統(tǒng)與 CPU 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 3 控制器是計算機的指揮和控制中心 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 4 （ 1）產(chǎn)生操作控制電位 （ 2）形成操作數(shù)的有效地址， 以進(jìn)行存 /取，或形成轉(zhuǎn)移地址 以實現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移 開始 取指令， PC增量 → PC 尋址？ 計算地址 轉(zhuǎn)移指令？ 取操作數(shù) 執(zhí)行指令，保存結(jié)果 異常 /中斷？ 轉(zhuǎn)去處理 執(zhí)行轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)向地址 → PC N N N Y Y Y 指令執(zhí)行的一般流程 分析指令 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 5 程序控制原理 編程 送主存（通過輸入設(shè)備） 機器工作時，是按一定的序列逐條取出指令，分析指令，執(zhí)行指令，并自動轉(zhuǎn)到下一條指令執(zhí)行，直到程序規(guī)定的任務(wù)完成。 （ 3）指令譯碼器 ID：操作碼譯碼器，用以產(chǎn)生操作性質(zhì)的控制電位，并將其送到 微操作 （一條指令的執(zhí)行過程可以分解為若干簡單的基本操作，稱為微操作）控制線路上，在時序部件定時信號作用下，產(chǎn)生具體的控制操作信號。 由硬件置位或清零。 不規(guī)整，可靠性低，不易修改和擴充，造價高。 以最復(fù)雜（微操作序列最長，執(zhí)行時間最長）指令的實現(xiàn)需要為基準(zhǔn)。我們把這兩條線稱為 “ 請求 ” 線和 “ 回答 ” 線。由于 CPU內(nèi)部的操作速度較快，而 CPU訪問一次內(nèi)存所花的時間較長，通常用存儲周期為基礎(chǔ)來規(guī)定 CPU周期。 MAR：存放所要訪問的主存單元的地址（來自PC的指令的地址，或來自地址形成部件的操作數(shù)的地址） MDR（或 MBR）：存放向主存寫入的信息或從主存中讀出的信息 計算機組成原理 西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院 23 數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)及流程分析 控制信號邏輯 ID IR CU … IRin 時序 部件 R0 R7 … R0out R0in R7o