计算机组成原理课件 第18讲.pptVIP

* Words of the microprogram are selected by a microsequencer and the bits from those words directly control the different parts of the device, including the registers, arithmetic and logic units, instruction registers, buses, and off-chip input/output. In modern computers, each of these subsystems may have its own subsidiary controller, with the control unit acting as a supervisor. In 1964 IBM introduced its System/360 computer architecture which was used in a series of computers that could run the same programs with different speed and performance. This was significant at a time when most electronic computers were incompatible with one another, even those made by the same manufacturer. To facilitate this improvement, IBM utilized the concept of a microprogram , which still sees widespread usage in modern CPUs The first step, fetch, involves retrieving an instruction from program memory. The location in program memory is determined by a program counter (PC), which stores a number that identifies the current position in the program. §6．4 微程序控制原理 §6.4.1 微程序控制的基本概念 微程序控制Microprogrammed Control的概念和原理最早是由英国剑桥大学的M. V. Wilkes教授于1951年提出来的。 他指出，“一条机器指令可以分解为许多基本的微命令序列”。并且首先把这种思想用于计算机控制器的设计。 但是，由于当时还制造不了存放微程序的（廉价、高速、大容量的）控制存储器，所以，直到1964年才在IBM360系列机上成功地采用了微程序设计技术，解决了指令系统的兼容问题。 从二十世纪六十年代中期到八十年代末，大多数计算机都采用微程序控制技术。 微程序控制的基本思想是把机器指令的每一操作控制步编成一条微指令。每条机器指令对应一段微程序。 执行机器指令时，从控制存储器中顺序取出这些微指令，就可按所要求的次序产生相应的操作控制信号。 微程序控制器Microprogrammed Control Unit的核心部件是控制存储器。 微指令 Microinstruction是同时发出的控制信号所执行的一组微操作。 微程序 Microprogram由微指令组成的程序，是微指令的有序集合。计算机每条指令的功能是由微指令序列的解释完成的。 控制存储器 Control Memory / Storage 用来存放实现整个指令系统的全部微程序，它一般用只读存储器构成。 一条指令由若干条微指令解释，按次序执行这些微指令实现指令的功能。 微指令的格式 微指令由操作控制字段和顺序控制字段组成。 操作控制字段是微命令的编码。 顺序控制字段给出下一条微指令在控存的地址。 操作控制字段 顺序控制字段 Control Field Address Field §6.4.2 微指令操作控制字段的编码方法 微指令的操作控制字段的编码方法有4种： 直接控制法、最短字长编码、字段编码法和分组直接控制法。 1．直接控制法 直接控制法是在微指令的控制字段中，每一位代表一个微命令，直接对应一种微操作。当该位为1时，定义为有该控制信号，为0时，定义为无