【導讀】形成操作數(shù)的有效地址，執(zhí)行，直到程序規(guī)定的任務完成。器和外部設(shè)備具體負責，程序存儲由存儲器完成。的將要取的指令的單元地址。指令寄存器IR：指令寄存器用來存放現(xiàn)行指令的代碼。AC（）——輔助進位標志。由硬件置位或清零。微操作控制邏輯的作用是把操作碼譯碼。信號，以完成指令規(guī)定的全部操作。則，用邏輯門電路實現(xiàn)；速度快。不規(guī)整，可靠性低，不易修改和擴充，造價高。將程序設(shè)計的思想方法引入控制器的控制邏輯；是微程序執(zhí)行的過程。與組合邏輯型本質(zhì)相同，工藝不同；控制方式通常分為同步控制方式、異步控制方式、同異步聯(lián)合控制方式三類。又稱為固定時序控制方式或無應答控制方式。每個周期狀態(tài)中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目的節(jié)拍電位及時標工作脈沖。而定，需要多少，控制器就產(chǎn)生多少時標信號。異步工作方式一般采用兩條定時控制線來實現(xiàn)。兩條線稱為“請求”線和“回答”線。當系統(tǒng)中兩個部件

　　

【正文】 在一個字段內(nèi)，這是微命令的互斥性。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 51 （ 2）、字段間接編譯法 它是在字段直接編譯法基礎(chǔ)上用來進一步縮短指令字長，組合零散微命令的一種編譯法。若在字段直接編譯法中再規(guī)定一個字段的某些微命令要由另一個字段中的某些微命令來解釋，稱為字段間接編譯法。 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。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 52 初始微地址的形成 每條機器指令對應一段微程序，當執(zhí)行公用的取指微程序從主存中取出機器指令后，由機器指令的操作碼指出微程序的首地址。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。例如，若微入口地址=00OC，則控制存儲器第零頁的一些單元被安排為各個微程序入口（即首地址），再通過無條件微轉(zhuǎn)移指令使這些單元與相應的后續(xù)微指令相連接。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 53 （ 2）當每類指令的操作碼位數(shù)與位置固定，而各類指令之間的操作碼位數(shù)與位置不固定時，可采用分級轉(zhuǎn)移的方法。先按指令類型轉(zhuǎn)移到某條微指令，區(qū)分出是哪一大類，然后進一步按機器指令操作碼轉(zhuǎn)移，區(qū)分出是哪一種具體的機器指令。 （ 3）當操作碼的位數(shù)與位置都不固定時，通常的方法是采用 PLA可編程邏輯陣列實現(xiàn)。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 54 后繼微地址的形成 得到微程序入口以后，就開始執(zhí)行微程序，后繼微地址的形成方法對微程序編制的靈活性影響很大。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。 ?PC： (A)順序：增量。 (B)無條件轉(zhuǎn)向： ?PC。 (C)有條件轉(zhuǎn)向：條件碼參與，修改 ?PC。 （ 2）在微指令字的格式中，增設(shè)下地址字段之后，就可以用微地址寄存器 (?MAR)取代微程序計數(shù)器。下一條微指令地址在多數(shù)情況可由現(xiàn)行微指令字的下地址字段 NAF直接給出，少數(shù)情況由微地址產(chǎn)生器對下地址字段進行修改后產(chǎn)生后繼微地址。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 55 綜合上述，后繼微地址的形成是設(shè)計微程序控制的關(guān)鍵問題之一。確定后繼微指令地址有以下幾種情況： (A)順序執(zhí)行時，后繼微地址可以由現(xiàn)行微指令字的下地址字段 NAF或微程序計數(shù)器 ?PC直接確定。 (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。 (C)有條件轉(zhuǎn)向的后繼微地址由現(xiàn)行機器指令操作碼，現(xiàn)行微指令執(zhí)行時產(chǎn)生狀態(tài)特征或條件碼的判別結(jié)果決定。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 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)大學計算機學院 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)大學計算機學院 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責解釋微指令的微指令。 （ 2）毫微程序設(shè)計的基本思想 采用兩級微程序設(shè)計方法 1） 第一級用垂直微指令編制垂直微程序 第一級垂直微程序是為實現(xiàn)指令系統(tǒng)和其它處理過程的需要而編制的，它有嚴格的順序結(jié)構(gòu)，由它確定后續(xù)微指令的地址。垂直微程序存放于微程序存儲器中。 2） 第二級用水平微指令編制水平微程序。 第二級水平微程序是由第一級調(diào)用的，用以解釋垂直微程序并實現(xiàn)相應的數(shù)據(jù)通路操作。水平微指令具有并行操作控制能力，但不包含后續(xù)微指令地址信息。 微程序設(shè)計方法 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 59 微程序控制器設(shè)計步驟 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 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)大學計算機學院 61 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 62 標準的馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu)，采用的是串行處理，即一個時刻只能進行一個操作。 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。如多機系統(tǒng)中，同一時刻多個進程在運行。 ?并發(fā)行：兩個以上事件在同一間隔內(nèi)發(fā)生。如并發(fā)程序，某一時刻 CPU中只有一個進程在運行，而在一個時間段內(nèi)，多個進程同時運行。 并行性的三種形式： ?時間并行：即使用流水處理部件，時間重疊。 ?空間并行：設(shè)置重復資源，同時工作。 ?時間并行＋空間并行：時間重疊和資源重復的綜合應用。 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 63 ：指令之間是順序串行執(zhí)行的 取指 K 分析 K 執(zhí)行 K 取指 K+1 分析 K+1 執(zhí)行 K+1 ：前一條指令的解釋執(zhí)行完成前，就開始后一條指令的解釋執(zhí)行 取指 K 分析 K 執(zhí)行 K 取指 K+1 分析 K+1 執(zhí)行 K+1 一次重疊 取指 K 分析 K 執(zhí)行 K 取指 K+1 分析 K+1 執(zhí)行 K+1 取指 K+2 分析 K+2 執(zhí)行 K+2 二次重疊 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 64 ：把指令的執(zhí)行過程細分成若干個復雜程度相當、處理時間大致相等的子過程，每個子過程由一個獨立的功能部件完成。 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)大學計算機學院 65 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 66 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 67 ：指多條指令進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。 解決方法：指令推遲執(zhí)行，或是設(shè)置重復資源。 ：在一個程序中，如果必須等前一條指令執(zhí)行完畢后，才能執(zhí)行后一條指令，這兩條指令就是數(shù)據(jù)相關(guān)。 解決方法：定向傳送技術(shù)。 ：當執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件是否發(fā)生來控制指令的執(zhí)行順序。 解決方法：延遲轉(zhuǎn)移法、轉(zhuǎn)移預測法。 流水線的相關(guān)問題 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 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)大學計算機學院 69 Pentium處理器 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 70 Microsystems公司的 SPARC系統(tǒng) 計算機組成原理 西北工業(yè)大學計算機學院 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 超標量技術(shù)：重復設(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 )。 多 CPU 多計算機