微程序控制器设计

EDA 第六次实验日志 微程序控制器实验 实验预习： 1 . 微程序控制器的组成和工作原理是什么？ 2 . 微程序、微指令、微命令之间有什么关系？ 3 . 微指令、微程序如何设计与调试？ 预习解答： 1 . 微程序控制器的组成和工作原理是什么？ 微程序控制器的原理图如图所示。微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成，其中微指令寄存器分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分。 （1 ）控制寄存器 控制寄存器用来存放实现全部指令系统的所有微程序，它是一种只读型存储器。一旦微程序固化，机器运行时则只读不写。其工作过程是：读出一条微指令并执行；重复上面动作知道微程序结束。读出一条微指令并执行微指令的时间总和称为一个微指令周期。通常在串行方式的微程序控制器中，微指令周期就是只读寄存器是的工作周期。控制存储器的字长就是微指令字的长度，其存储容量视机器指令系统而定，即取决于微程序的数量。对控制寄存器的要求是读出周期要短，因此通常采用双极型半导体只读寄存器。 （2）微指令寄存器 微指令寄存器用来存放由控制器读出的一条微指令信息。其中微指令寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址，而微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段的信息。 （3）地址转移逻辑 在一般情况下，微指令由控制存储器读出后直接给出下一条微指令的地址，通常简称为微地址，这个微地址信息就存放在微地址寄存器中。如果微程序不出现分支，那么下一条微指令的地址就直接由微地址寄存器给出，当程序出现分支时，意味着微程序出现条件转移，在这种情况下，通过判别测试字段 P 和执行内部的“状态条件”反馈信息，去修改微地址寄存器的内容；并按照改好的内容去读下一条微指令。地址转移逻辑就承担自动完成修改微地址的任务。 其工作原理分为： 一、将程序和数据通过输入设备送入存储器； 二、启动运行后，从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要求什么事； 三、控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回到存储器指定的单元中； 四、运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。 2. 微程序、微指令、微命令之间有什么关系？ 实现一条机器指令功能的许多条微指令组成微程序。 在机器的一个 CPU 周期中,一组实现一定操作功能的微命令的组合构成一条微指令...