计组_微程序

2024.06.26：计算机组成原理微程序学习笔记

第19节控制器

9.1 硬布线控制器（408基本不考）
9.2 微程序控制器（好好学）
- 9.2.1 微程序
- - (1) 基本概念
  - (2) 控制器的组成
  - (3) 控制器的工作过程
- 9.2.2 微指令
- - (1) 编码方式（如何形成控制信号？）
  - - 直接编码方式
    - 字段直接编码方式
    - 字段间接编码方式（知道间接体现在哪里）
  - (2) 地址形成方式
  - (3) 指令格式
  - - 水平型微指令
    - 垂直型微指令

CPU是由运算器和控制器组成，运算器去执行
控制器的作用就是在指令执行的时候给它发出控制信号,控制这些CPU中的部件取协调工作，以完成指令想要执行的操作

9.1 硬布线控制器（408基本不考）

硬布线控制器其实就是组合逻辑的电路去组成的，408对于电路的考察是基本不会去涉及的。硬布线控制器也就是组合逻辑控制器，它的主要思想是通过设计这个控制器的电路，通过这些器件去发出某一个指令的控制信号

由复杂的组合逻辑门电路以及触发器构成，也称组合逻辑控制器
根据指令的要求、当前的时序、内外部件的状态，按时间顺序发送一系列微操作控制信号
速度快，设计复杂，不易修改和扩展

IR中会存放即将要执行的机器指令，根据这个操作码的译码，我们会对这个指令前面的操作码进行一个译码，然后传到控制单元CU中
控制单元会参考主频（时钟信号）发出的，参考时序以及标志（PSW）
按照时间的顺序去发送这一系列的控制信号

在这里插入图片描述

9.2 微程序控制器（好好学）

微程序控制器是一个偏软件的控制器，它会把一条指令给你编成一个微程序，就相当于给你复制了一个CPU在控制器里面，然后对每一条机器指令，再去完成这样一个微程序

9.2.1 微程序

在这里插入图片描述
微程序控制器的执行思路就是微程序内部会有一个（控制存储器），这个存储器类比了计算机系统中的主存，它会用来存一个一个的微程序。

什么是微程序呢？对于一个机器可能执行的所有的机器指令，每一条机器指令，这个系统都会给它编写一个微程序。

也就是说我想要执行这条机器指令，它在控制器内部呢，会有一个微程序。这个微程序就是存储在控制存储器当中，它是完全类比于主存器设计的

这个微程序又是由一条一条的微指令组成的，一个微指令可以发出多个操作或者说微命令

那么整体的全局来看，IR会给控制器去提供一条机器指令，那么控制器要做的操作呢，是根据这条机器指令，发出相应的控制信号。那机器指令呢会传入到控制器中，控制器呢会在控制存储器里面去寻找这一条机器指令对应的这个微程序，然后去执行微程序里面的微指令，每一条微指令都可以发出不同的微操作信号，这样就可以把控制信号发出去了，就给到了控制器外面的这些器件，它们就会根据这些控制信号来执行自己想要做的操作。

其实不难发现，微程序控制器的设计就是完全仿照整个计算机系统，在这个控制器外部，我们就是根据我想执行一个程序，而这个程序里面有多条机器指令。对应的机器指令，我们就会把它放到控制器里面，然后让它去通过执行微程序，产生这个控制信号，然后再传出去，然后CPU中的其他硬件就可以根据这个控制信号去完成相应的操作，所以里里外外它是有照应关系的