計算機原理 6.12 微指令格式


1、微指令設計原則

有利於縮短微指令字長度

有利於減少控制存儲器容量

有利於提高微程序執行速度

有利於對微指令進行修改

有利於提高程序設計的靈活性

2、微指令格式(直接表示法)

 

 這種方法簡單直觀,便於輸出控制,但是微指令長度太長,控存容量大,如何壓縮微指令長度?

這里介紹三種方法:

改直接表示為編碼表示(壓縮互斥性微指令)

去掉下址字段,采用μPC=μPC+1的方式生成微指令地址

改水平型微指令為垂直型微指令(犧牲並行性)

下面分別介紹這三種方法

3、微指令格式(編碼表示法)

我們要將微指令中的一系列命令進行分類,分為相容性的微命令,和互斥性的微命令,比如說單總線里邊的,輸出到總線的out型的,像R0out、R1out、R2out、PCout、DRout等等,這些信號是不能同時唯一的,因為總線在同一時刻只能有一種信號,那么這些就是互斥性的微命令,還有一些信號是可以同時給出的,這些信號我們稱之為相容性的微命令。

而對於互斥性的微命令,由於他們不能同時給出,所以我們沒有必要給他們這么長的編碼,可以通過編碼以后再譯碼的方式,表示這一類互斥性的微命令。

另外像運算器的+1、add、sub等信號也是不能給出的,也是互斥性微命令,所以也可以用編碼的方法來給出。

 

比如說這里,前7個信號都是互斥型的,那么他們就可以用編碼的方法顯示,因為不能同時給出,只能同時給出一個,所以可以用一個三八譯碼器來進行編碼,三八譯碼器有三位,三位全為0的時候,代表什么指令也不給,注意這里必須要留出一個狀態表示什么信號也不給,所以如果有8個互斥信號的話,是不能用三八譯碼器的,得用四位來編碼。

 

2、微指令地址形成方法

下地址字段法 

特點:微指令長,控存容量大

計數器法  μPC

特點:微指令器,需要加法器

 

 減少了下址字段,有效節約了控存的空間。

5、水平型微指令編碼效率

 

 6、垂直型微指令

 

 7、垂直型微指令實例

 

 8、水平型與垂直型微指令

水平型微指令

  並行操作能力強,效率高,靈活性強

  微指令字較長,微程序短,控存容量大,性能佳

垂直型微指令

  字長短,微程序長,控存容量小,性能差

  垂直型與匯編指令相似,易於掌握

  基本被淘汰

 


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