【正文】 從各自的特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)出不同的微指令編碼法。第五章 控制方式與控制器 微指令的編碼方式167。 一系列微指令的有序集合就是微程序。167。 （ 3）微周期167。 ① 微指令操作控制字段，又稱微操作碼字段，用以產(chǎn)生某一步操作所需的微操作控制信號167。存放控制字的控制存儲器的單元地址就稱為微地址。 （ 2）微指令、微地址167。167。兼容和互斥都是相對的，一個微命令可以和一些微命令兼容，和另一些微命令互斥。微命令有兼容性和互斥性之分。 微命令和微操作是一一對應(yīng)的。 167。目前，大多數(shù)中、小、微型計(jì)算機(jī)及部分大型機(jī)都采用了微程序設(shè)計(jì)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)控制器功能。 167。 微程序設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將程序設(shè)計(jì)技術(shù)和存儲技術(shù)相結(jié)合，即用程序設(shè)計(jì)的思想方法來組織操作控制邏輯，將微操作控制信號按一定規(guī)則進(jìn)行信息編碼（代碼化），形成控制字（微指令），再把這些微指令按時間先后排列起來構(gòu)成微程序，存放在只讀的控制存儲器中 。第五章 控制方式與控制器 微程序控制167。 由于這種電路實(shí)際上包括 “ 與項(xiàng) ” 、 “ 或項(xiàng) ” ，正好可用大規(guī)模集成芯片 PLA來實(shí)現(xiàn)。 例如， PC+1→PC 的邏輯實(shí)現(xiàn)如圖 。 由上節(jié)列出的各微操作控制信號的表達(dá)式可以看出，除了個別簡單的是 “ 與 ” 式外，大部分均為 “ 與或 ” 式，按這些邏輯表達(dá)式可畫出相應(yīng)的邏輯電路圖，并用邏輯門電路實(shí)現(xiàn)之。如：第五章 控制方式與控制器167。 機(jī)器狀態(tài)標(biāo)志167。 脈沖 根據(jù)微操作時間表可以寫出各微操作控制信號的邏輯表達(dá)式， 表達(dá)式一般包括下列因素 ：微操作控制信號＝周期 167。 表 5－ 2給出了指令的微操作時間表，表中列出的微操作左邊是節(jié)拍控制信號，右邊為脈沖控制信號 。167。存數(shù)指令（ ST）是將寄存器的內(nèi)容寫入到內(nèi)存單元中，也需要先獲得寫入地址，然后再執(zhí)行 Write指令。 雙操作指令的標(biāo)志是 IRH7=1，它們分別是無條件轉(zhuǎn)移指令、存數(shù)和取數(shù)指令，其操作流程如圖 ：圖 雙字節(jié)指令操作流程圖第五章 控制方式與控制器167。而指令 MOV Ri,Rj中，源操作數(shù)使用間接尋址，故需要先找到需要訪問的內(nèi)存單元，再將其內(nèi)容讀入 CPU中。單字節(jié)指令一共有四條，根據(jù) IRH的第6， 5位和第 2位來區(qū)分指令的具體操作，它們的操作流程圖如圖 所示：圖 取指令操作流程第五章 控制方式與控制器圖 單字節(jié)指令操作流程圖第五章 控制方式與控制器167。167。 （ 5）程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加 1，準(zhǔn)備好下一條待取指令的地址167。 （ 3）發(fā)讀命令 167。 （ 1）程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容送到內(nèi)部地址總線167。 由于在指令執(zhí)行過程中，取指令是公操作，所以將取指周期獨(dú)立出來，取指令公操作的流程圖如 ：167。第五章 控制方式與控制器 模型機(jī)組合邏輯控制器的設(shè)計(jì)167。 實(shí)現(xiàn)電路167。 當(dāng)列出所有指令的微操作時間表之后，需要對它們進(jìn)行邏輯綜合分析，把凡是要執(zhí)行某一微操作的所有條件（哪條指令、哪個機(jī)器周期、哪個節(jié)拍和脈沖等）都考慮在內(nèi)，加以分類組合，列出各微操作產(chǎn)生的邏輯表達(dá)式，然后加以簡化，使邏輯表達(dá)式更為合理。167。 將指令流程圖中的微操作合理的安排到各個機(jī)器周期的相應(yīng)節(jié)拍和脈沖中去，得到微操作時間表。167。 通常，以指令為出發(fā)點(diǎn)，按指令類型分類，將每條指令歸納成若干微操作，然后根據(jù)操作的先后順序畫出指令流程圖，這種方法對一條指令的全過程有清晰的線索，易于理解。第五章 控制方式與控制器 組合邏輯控制器設(shè)計(jì)步驟167。每個機(jī)器周期都用一個 D觸發(fā)器來代表，哪個觸發(fā)器處于 “ 1” 狀態(tài)，就表示機(jī)器正處于哪個周期運(yùn)行。對于雙操作指令和寄存器間接尋址的情況，取指令第二字節(jié)和間接尋址操作都?xì)w入分析周期。機(jī)器周期又可分為若干個節(jié)拍 Ti，每個節(jié)拍末尾有一個工作脈沖 p。 采用三級時序系統(tǒng)，為了簡化時序系統(tǒng)， 設(shè)置三個機(jī)器周期 ：取指周期（ FETCH）、分析周期 (ANA)和執(zhí)行周期（ EXE）。 存儲器 MM采用直接連接在 OAB和 ODB之間， I/O設(shè)備和主存統(tǒng)一編址，沒有專門的 I/O指令，輸入、輸出由取數(shù)、存數(shù)、傳輸指令完成。程序計(jì)數(shù)器 PC位 11位，故存儲器最大容量只有 211＝ 2K個字節(jié)，其中主存物理尋址范圍1K字節(jié)，另 1K字節(jié)的空間作為 I/O端口寄存器。 圖 R0～ R3表示 CPU內(nèi)部的四個通用寄存器，ACT是接在 ALU輸入端的一個暫存器， A是一個累加寄存器，它將 ALU的輸出接到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 IDB上。 CPU內(nèi)部總線有內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 IDB和內(nèi)部地址總線 IAB之分，系統(tǒng)總線有系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線 ODB和系統(tǒng)地址總線 OAB之分， CPU內(nèi)部和系統(tǒng)總線之間采用三態(tài)緩沖器相連，其中數(shù)據(jù)總線采用雙向三態(tài)緩沖器，地址總線采用單向三態(tài)緩沖器。 全機(jī)采用總線結(jié)構(gòu) ，分為 CPU內(nèi)部總線和系統(tǒng)總線。第五章 控制方式與控制器 模型機(jī)的 CPU及硬件組織167。167。 （ 3）指令的操作碼占指令第一個字節(jié)的高 3位（ d7d6d5），并且由 d7區(qū)分指令是單字節(jié)指令還是雙字節(jié)指令。 (2)圖中 ADDR表示一個內(nèi)存單元的 11位地址， imme表示 8位的立即數(shù)。 注 :(1）圖中 “ ” 表示該位不用。167。 圖 指令格式圖167。指令格式有單字節(jié)和雙字節(jié)兩種，如圖 示：167。 模型機(jī)的指令系統(tǒng)與尋址方式167。其設(shè)計(jì)思想時：在功能部件內(nèi)部采用同步方式或以同步方式為主的控制方式，在功能部件之間采用異步方式。 (3）同 /異步混合控制方式167。異步控制采用不同的時序，沒有時間上的浪費(fèi)，因而提高了機(jī)器的效率。各項(xiàng)操作不采用統(tǒng)一的時序，而根據(jù)指令或部件的具體情況決定，需要多少時間，就占用多少時間。 (2）異步控制方式167。在同步控制方式中，各指令所需的時序由控制器統(tǒng)一發(fā)出，所有微操作都與時鐘同步。 同步控制方式用的是固定時序的控制方式，各項(xiàng)操作都由統(tǒng)一的時序信號控制，在每個機(jī)器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目的節(jié)拍電位和工作脈沖。 167。167。圖中每個機(jī)器周期 M中包括四個節(jié)拍 T1～ T4，每個節(jié)拍內(nèi)有一個脈沖 P。 (3）多級時序系統(tǒng)舉例167。 節(jié)拍電位的寬度取決于 CPU完成一次基本動作的時間，如：ALU完成一次正確的運(yùn)算；寄存器間的一次傳送等。因而 需要把一個機(jī)器周期分為若干個相等的時間段，每個時間段對應(yīng)一個電位信號， 稱為節(jié)拍電位信號 。 (2）節(jié)拍167。 不同的指令周期中所包含的機(jī)器周期數(shù)差別可能很大，一般情況