計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成(已改無錯(cuò)字)
2023-06-22 16:33:27 本頁面
【正文】 ⑴ 兩操作輸送 ALU； ⑵ 加法運(yùn)算； ⑶ 運(yùn)算結(jié)果送通用寄存器。 （三）微指令的組成形式 微指令最簡(jiǎn)單的組成形式是將控制信號(hào)用一個(gè)控制位來表示，當(dāng)該位為“ 1”時(shí)，定義為有控制信號(hào)，當(dāng)該位為“ 0”時(shí)，沒有控制信號(hào)。如控制存儲(chǔ)器容量位 4K時(shí)，則總共有 23個(gè)控制信號(hào)，其余 12位來表示下址。 如書 176頁 實(shí)際的計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)數(shù)量要大的多，而且控制存儲(chǔ)器容量一般大于 4K字，因此微指令字的長(zhǎng)度通常在 100位以上?？刂拼鎯?chǔ)器的容量取決于實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)所需的微程序的長(zhǎng)度。 （四） CPU周期與微指令周期的關(guān)系 在串行方式的微程序控制器中 : 微指令周期 = 讀出微指令的時(shí)間 + 執(zhí)行該條微指令的時(shí)間 下圖示出了某小型機(jī)中 CPU周期與微指令周期的時(shí)間關(guān)系： 一個(gè) CPU周期為 ，它包含四個(gè)等間隔的節(jié)拍脈沖 T1—T4，每個(gè)脈沖寬度為 200ns。用 T4作為讀取微指令的時(shí)間，用 T1+T2+T3時(shí)間作為執(zhí)行微指令的時(shí)間。例如，在前 600ns時(shí)間內(nèi)運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，在 600ns時(shí)間的末尾運(yùn)算器已經(jīng)運(yùn)算完畢，可用 T4上升沿將運(yùn)算結(jié)果打入某個(gè)寄存器。與此同時(shí)可用 T4間隔讀取下條微指令，經(jīng) 200ns時(shí)間延遲，下條微指令又從只讀存儲(chǔ)器讀出，并用 T1上升沿打入到微指令寄存器。如忽略觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)延遲，那么下條微指令的微命令信號(hào)就從 T1上升沿起就開始有效，直到下一條微指令讀出后打入微指令寄存器為止。因此一條微指令的保持時(shí)間恰好是 ，也就是一個(gè) CPU周期的時(shí)間。 （五）機(jī)器指令與微指令的關(guān)系 一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序，這個(gè)微程序是由若干條微指令序列組成的。因此，一條機(jī)器指令的功能是由若干條微指令組成的序列來實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)言之，一條機(jī)器指令所完成的 操作劃分成若干條微指令來完成，由微指令進(jìn) 從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系來看，前者與內(nèi)存儲(chǔ)器有關(guān)，后者與控制存儲(chǔ)器有關(guān)。 我們?cè)谇懊嬖v述了指令與機(jī)器周期概念，并歸納了五條典型指令的指令周期，并演示了這五條指令的微程序流程圖，每一個(gè) CPU周期就對(duì)應(yīng)一條微指令。這就告訴我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)微程序，也將使我們進(jìn)一步體驗(yàn)到機(jī)器指令與微指令的關(guān)系。 微程序的控制器運(yùn)行原理 每條指令一個(gè)執(zhí)行步驟用到的全體控制信號(hào)組成一 微指令 每條指令可以包括一到多個(gè) 微操作 用多條 微指令 解釋每條指令的整個(gè)執(zhí)行過程 全部微指令的集合 叫做 微程序 執(zhí)行一條微指令所用的時(shí)間被稱為一個(gè) 微周期。 微指令的格式和內(nèi)容： 下地址字段 控制命令字段 執(zhí)行第 I條微指令 形成第 I+1條微指令地址 讀第 I+1條微指令 讀與執(zhí)行微指令的 并行流水技術(shù) 加法指令 ADD R1， R2 讀取指令 1 AR PC 2 讀主 存， IR 讀出內(nèi)容 PC PC + 1 3 由操作碼找微地址，讀控存 執(zhí)行指令 4 ALU R1 ALU R2 執(zhí)行 + R1 ALU 結(jié)束，判中斷 形成下條指令地址 寄存器內(nèi)容傳送指令 MOV R9， R1 讀取指令 1 AR PC 2 讀主存， IR 讀出內(nèi)容 PC PC + 1 3 由操作碼找微地址，讀控存 執(zhí)行指令 4 ALU 0 ALU R1 執(zhí)行 + R9 ALU 結(jié)束，判中斷 形成下條指令地址 寫寄存器內(nèi)容到主存 MOV [807] ， R9 讀取指令 1 AR PC 2 讀主存， IR 讀出內(nèi)容 PC PC + 1 3 由操作碼找微地址，讀控存 執(zhí)行指令 4 AR PC ，
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