硬布线控制器#

CU发出的微命令是操作码，标志寄存器PSW与节拍的函数

控制信号先用关于操作码，标志与节拍的逻辑式表示，化简后用硬件电路实现

微程序控制器#

引入了一个指令解释层。采用微程序设计的cpu实际上由三部分构成。前端接受cisc风格的指令，中端把前端的指令用硬件解释成risc风格的微程序，再把risc微程序交给后端执行。

概念#

• 程序
• 微程序 一条指令对应一段微程序，一段微程序是由若干个微指令构成
• 微周期 执行一条微指令的时间，通常为一个时钟周期
• 微指令 微命令 微操作 微指令译码得到微命令，微命令发送给执行部件，执行部件做出微操作

结构#

• 控制存储器CM 存放微程序，在CU内部，由ROM实现
• uPC CMAR 类比PC与MAR
• 地址译码：处理微地址，转化为CM控制信号
• CMDR（uIR）：存储从CM中取出的微指令，位数与微指令字长相等
• 微地址形成部件：通过IR中指定的操作码确定该指令对应的微指令序列的首微地址
• 工作流程

run() {
	loop {
		fetch instr
		decode instr
		call op // 根据IR中指定的操作码，跳转到对应微程序的入口地址
		check interrupt
	}
}

opXXX() {
	// 根据指令功能执行相应的微代码
	ret // 跳转到主循环
}

指令格式#

垂直型#

类似于指令格式中介绍的格式，都是由操作码和操作数构成的

水平型#

由操作控制与顺序控制两部分构成，操作控制形成微命令，顺序控制决定微程序的控制流

操作控制部分的编码格式#

讨论水平型微指令中操作控制部分如何编码表示微命令

• 直接编码法 操作控制部分每一位对应一个微命令
• 字段直接编码法
  • 把操作控制分成若干个字段，把互相互斥的微命令编码在同一个字段里，不同字段的微命令之间是相容的
  • 一个n位的字段可以表示$2^n-1$个互斥的微命令（需要有一个状态表示都不发出任何微命令，如果需要的话）
• 字段间间接编码法 一个字段的内容需要另外一个字段的内容来解释

微指令的地址形成方式#

讨论水平型微指令的顺序控制部分怎么决定微程序的控制流，类比程序的控制流

• 上电复位让uPC指向取值周期的第一条微指令的地址。类比cpu上电复位
• 顺序执行 类似程序的顺序执行
• 跳转
  • 直接跳转 顺序控制部分指出下一条指令的地址也叫断定方式
  • 间接跳转 依据机器指令的操作码得到微程序的入口地址 类比于间接跳转
  • 分支 根据测试条件来决定是否跳转到目标地址