【正文】 ，可以任意分配。 ? 時間并行 +空間并行：它是指 時間重疊和資源重復 的綜合應用，既采用時間并行又采用空間并行。具有兩條以上的指令流水線，則稱為 超標量流水線 。 ? 數(shù)據(jù)相關：在一個程序中，后一條指令的執(zhí)行，必須等待前一條指令的執(zhí)行結果，兩條指令就會發(fā)生數(shù)據(jù)相關沖突。但是，實現(xiàn)流水線的不斷流是困難的。顯然，流水技術的應用，使計算機的速度大大提高了。這是一種非常經(jīng)濟實用的并行技術，能保證計算機具有較高的性能價格比。 由于微指令 C按機器指令碼 I1I0實現(xiàn) 4路分支 ,所以微指令 C的下址的約束條件可選擇末兩位為 0。 61 微程序控制單元的設計 微程序控制器的操作控制信號由微指令產(chǎn)生。 ? 并行執(zhí)行方式：取微指令與執(zhí)行微指令是重疊進行的，也就是在執(zhí)行一條微指令的同時，預取下一條微指令。 ? 每個小段要留出一個狀態(tài)，表示本小段 不發(fā)出任何微命令。 ① 直接控制法（不譯碼法） 直接控制法是指操作控制字段中的每一位就是一個微命令，直接對應一種微操作。 ? 增量方式 ：增量方式又叫計數(shù)器方式，也就是用一個微程序計數(shù)器 （ μPC） 來產(chǎn)生下一條微指令的地址。 ③ 從控制存儲器逐條取出對應的微指令并執(zhí)行取出的微指令。 ? 一條機器指令的功能是用許多條微指令序列來實現(xiàn)的，這個微指令序列通常叫做 微程序 。 ? 由于數(shù)據(jù)通路的結構關系，微操作被分成相容性和相斥性兩種。 ? 聯(lián)合控制方式 ：聯(lián)合控制是同步控制和異步控制相結合的方式。 30 節(jié)拍脈沖信號發(fā)生器 ? 觸發(fā)器 C1C0構成兩位循環(huán)移位寄存器。其含義是改變程序的執(zhí)行順序，無條件地轉移到地址 21執(zhí)行指令。 CPU已完成指令操作 18 ② ADD指令的指令周期 第二條指令是“ ADD 30”指令，這是一條通過訪問內(nèi)存取數(shù)并執(zhí)行加法的指令。 ? 通常，用總線連接 CPU內(nèi)部各部件。 9 CPU中的主要寄存器（續(xù)） ? 數(shù)據(jù)緩沖寄存器（ MDR） ：用來暫存由內(nèi)存讀出或寫入內(nèi)存的指令和數(shù)據(jù)，是 CPU和內(nèi)存、外部設備信息傳送的中轉站 。之后，一旦把程序裝入主存，就可以由計算機自動地完成取出指令和執(zhí)行指令的任務。 ? 操作控制： CPU根據(jù)指令的要求，產(chǎn)生需要的操作信號。只要 CPU和內(nèi)存交換信息，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)緩沖寄存器。因為各種指令的操作功能不同，所以指令周期也不完全相同。 CPU做 1個動作： ? 把指令寄存器中地址碼部分 (30)裝入地址寄存器 MAR， 執(zhí)行： IR?MAR操作 . 20 第三個 CPU周期， 取操作數(shù)、兩數(shù)相加 CPU完成兩件事： ① 取操作數(shù) ② 加法操作 ?！?~” 表示公操作，如指令執(zhí)行結束后， CPU對外設中斷請求的處理等。例如，某計算機系統(tǒng)設有取指令、取操作數(shù)和執(zhí)行三個 CPU周期，便設立三個觸發(fā)器分別表示。 ? 如何產(chǎn)生這些微小的動作有不同的方法。 ? +、 、 M三個微命令是互斥性的微命令， 8是互斥性的微命令， 9三個微命令也互相斥性的?？刂拼鎯ζ鞯淖珠L就是微指令字的長度。 ? 一條機器指令對應一段微程序，機器指令的執(zhí)行過程就是與之對應的微程序的執(zhí)行過程， 機器指令執(zhí)行過程中的微命令由微指令來產(chǎn)生 。（ 能否把地址寄存器改造為程序計數(shù)器？ ） ? 增量方式的優(yōu)點是簡單、編制微程序容易；缺點是在微程序中會出現(xiàn)大量的轉移微指令（約占 25%），另外又要區(qū)分普通微指令和轉移微指令，使得微程序控制電路復雜化。 這種方式下的操作控制字段， 1位能定義 21個微命令， 2位能定義 41個微命令， …… ， N位能定義 2N1個微命令（留出 1個空操作）。 ? 水平型微指令 ：一次能定義并執(zhí)行多個微命令的微指令，叫做水平型微指令。用于動態(tài)微程序設計的控制存儲器稱為可寫控制存儲器（ WCS）。 62 七、設計舉例（一） 例 某計算機的 CPU內(nèi)部為雙總線結構，所有數(shù)據(jù)傳送都通過ALU， ALU具有下列功能， CPU結構如圖所示。但 一般按微程序流程從小到大，把控制存儲器中沒有分配的微地址分配給不同的微指令 ，就得到全部微指令地址。例如，奔騰 CPU采用了超標量流水技術，在一個機器周期中同時執(zhí)行兩條指令，因而既具有時間并行性，又具有空間并行性。 76 流水線的分類 ? 指令流水線：是指令步驟的并行。在流水計算機中，指令的執(zhí)行是重疊進行的，前一條指令還沒有結束，第二、三條指令就陸續(xù)開始工作。 77 流水線中的主要問題 要使流水線具有良好的性能，必須使流水線暢通流動，不發(fā)生斷流。 74 流水線與非流水線比較 直觀比較后發(fā)現(xiàn)，流水計算機在 8個時間單位內(nèi)執(zhí)行了 5條指令，而非流水計算機在 8個時間單位內(nèi)只執(zhí)行了 2條指令。 時間并行性概念的實現(xiàn)方式就是采用流水處理部件。下址字段具有一定的約束條件， 一般要選則測試條件所控制的那幾位為 0，目的是簡化地址的修改邏輯。 根據(jù)邏輯表達式，可以畫出對應每一個微操作信號的邏輯電路圖，并用邏輯門電路來實現(xiàn)。所以微指令的執(zhí)行方式可分為串行和并行兩種方式。 （ 否則增加譯碼難度和譯碼時間 ）。微指令編碼方法就是操作碼字段的編碼方法。當執(zhí)行完一條位指令后，如何找到要執(zhí)行的下一條微指令？這就是后繼微地址的形成問題，有三種方式。 ② 由機器指令的操作碼字段通過微地址形成部件產(chǎn)生該機器指令所對應的微程序入口地址，并送入微地址寄存器。 順序控制部分 ：用來產(chǎn)生下一條要執(zhí)行的微指令的地址。微操作與微命令具有一一對應的關系?？刂破靼l(fā)出某操作控制信號后，等待執(zhí)行部件發(fā)回完成操作的 “ 回答 ” 信號，再開始新的操作。 ? 時鐘源用來為整個機器提供頻率穩(wěn)定的方波時鐘脈沖信號，通常由石英晶體振蕩器和與非門組成的正反饋電路組成。 程序進行到第五條指令，即“ JMP 21”指令，這是一條程序控制指令。 0?AC。把 CPU內(nèi)部各部件之間傳送數(shù)據(jù)的通路稱為數(shù)據(jù)通路。各種計算機 CPU可能不同，但 CPU中至少要有六類寄存器必不可少： ? 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 ? 指令寄存器 ? 程序計數(shù)器 ? 地址寄存器 ? 累加寄存器 ? 狀態(tài)標志寄存器。程序是一個指令序列，這個指令序列就是要明確告訴計算機應該執(zhí)行什么操作、數(shù)據(jù)從哪里來、結果送到哪里去。 ? 時間控制：對各種操作信號進行定時，即進行時間控制。 ? 累加寄存器（ AC） ：執(zhí)行算術邏輯操作時，為 ALU提供操作數(shù)及存放運算結果。 ? 指令周期通常用若干個 CPU周期 來表示， CPU周期也叫 機器周期 。 CPU做 4個動作： ① MAR?ABUS ② DBUS?MDR ③ MDR?ALU ④ add ， ALU?AC CPU完成指令操作 21 ③ STA指令的指令周期 程序的第三條指令是“ STA 40”，這是一條訪問內(nèi)存的存數(shù)指令。 不單獨占 CPU周期 26 三、時序部件與控制方式 在日常生活中，我們學習、工作和休息遵循作息時間，以維持正常的秩序。 ? 每個 CPU周期狀態(tài)的建立信號由微操作信號發(fā)生器產(chǎn)生，而且是在上一個 CPU周期的最后一個節(jié)拍脈沖信號的下降沿建立。目前，大多數(shù)計算機普遍采用 微程序設計技術 來產(chǎn)生這些微動作。它們是不能同時產(chǎn)生的。對控制存儲器的要求是速度要快。 ? 任何一條機器指令的取指令操作都是相同，取指令操作的微命令被統(tǒng)一編制成一段微程序，作為 公操作 使用。 49 后繼微地址的形成（續(xù)二） ? 斷定方式 ：斷定方式又稱為下址字段法，在微程序控制器中不設置微程序計數(shù)器（ μPC），而是在微指令格式中設置一個下址字段，用于指明下一條要執(zhí)行的微指令的地址。這種編碼方式使得并行性差，微程序變長。操作控制字段采用直接控制法、字段編碼法生成的微指令一般屬于水平型微指令。 59 六、控制單元的設計 ? 中央處理器 CPU是整個計算機的核心。 F=A； F=B F=A+1； F=B+1 F=A1； F=